專利名稱：使用綜合特征來(lái)測(cè)量存儲(chǔ)器中的閾值電壓分布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在各種電子裝置中使用已經(jīng)變得越來(lái)越普及。舉例來(lái)說(shuō)，非易失性半 導(dǎo)體存儲(chǔ)器用于蜂窩式電話、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)計(jì)算裝置、非移動(dòng)計(jì)算裝 置和其它裝置。電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和快閃存儲(chǔ)器是最普及的非易 失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。借助快閃存儲(chǔ)器(其也是一種EEPROM)，整個(gè)存儲(chǔ)器陣列(或存 儲(chǔ)器的一部分)的內(nèi)容可在一個(gè)步驟中擦除，與傳統(tǒng)的全功能EEPROM形成對(duì)比。
傳統(tǒng)EEPROM和所述快閃存儲(chǔ)器兩者都利用定位在半導(dǎo)體襯底中的溝道區(qū)域上方 并與之絕緣的浮動(dòng)?xùn)艠O。所述浮動(dòng)?xùn)艠O定位在源極區(qū)域與漏極區(qū)域之間。控制柵極提供 在浮動(dòng)?xùn)艠O上并與之絕緣。這樣形成的晶體管的閾值電壓(VTH)受保留在浮動(dòng)?xùn)艠O上 的電荷的量控制。即，在晶體管接通以允許其源極與漏極之間的接通之前，必須施加到 控制柵極的電壓的最小量受浮動(dòng)?xùn)艠O上的電荷的電平控制。
一些EEPROM和快閃存儲(chǔ)器裝置具有用于存儲(chǔ)兩個(gè)范圍的電荷的浮動(dòng)?xùn)艠O，且因 此存儲(chǔ)器元件可在兩個(gè)狀態(tài)(例如，擦除狀態(tài)和編程狀態(tài))之間編程/擦除。這種快閃存 儲(chǔ)器裝置有時(shí)被稱為二進(jìn)制快閃存儲(chǔ)器裝置，因?yàn)槊總€(gè)存儲(chǔ)器元件可存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)位。
通過(guò)識(shí)別多個(gè)不同的允許/有效編程的閾值電壓范圍來(lái)實(shí)施多狀態(tài)(也被稱為多級(jí)) 快閃存儲(chǔ)器裝置。每個(gè)不同的閾值電壓范圍對(duì)應(yīng)于在存儲(chǔ)器裝置中編碼的一組數(shù)據(jù)位的 預(yù)定值。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)存儲(chǔ)器元件可置于對(duì)應(yīng)于四個(gè)不同閾值電壓范圍的四個(gè)離散電荷 帶中的一者中時(shí)，每個(gè)存儲(chǔ)器元件可存儲(chǔ)兩個(gè)數(shù)據(jù)位。
通常，在施加編程操作作為量值隨時(shí)間而增加的一系列脈沖期間，將編程電壓Vp(jM 施加到控制柵極。在一種可能的方法中，所述脈沖的量值隨每個(gè)連續(xù)脈沖而增加預(yù)定步 長(zhǎng)，例如0.2V到0.4V?？蓪PGM施加到快閃存儲(chǔ)器元件的控制柵極。在編程脈沖之 間的周期中，執(zhí)行檢驗(yàn)操作。即，在連續(xù)編程脈沖之間讀取正被并行編程的一組元件中 的每個(gè)元件的編程電平，以確定其是等于還是大于所述元件正被編程到的檢驗(yàn)電平。對(duì) 于多狀態(tài)快閃存儲(chǔ)器元件陣列，可針對(duì)元件的每個(gè)狀態(tài)執(zhí)行檢驗(yàn)步驟，以確定所述元件 是否達(dá)到其與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的檢驗(yàn)電平。舉例來(lái)說(shuō)，能夠以四個(gè)狀態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多狀態(tài)存 儲(chǔ)器元件可能需要對(duì)三個(gè)比較點(diǎn)執(zhí)行檢驗(yàn)操作。
此外，當(dāng)對(duì)EEPROM或快閃存儲(chǔ)器裝置(例如，"與非"串中的"與非"快閃存儲(chǔ) 器裝置)進(jìn)行編程時(shí)，通常將VpGM施加到控制柵極，且位線接地，從而導(dǎo)致來(lái)自單元 或存儲(chǔ)器元件(例如，存儲(chǔ)元件)的溝道的電子被注射到浮動(dòng)?xùn)艠O中。當(dāng)電子在浮動(dòng)?xùn)?極中累積時(shí)，浮動(dòng)?xùn)艠O變成帶負(fù)電，且存儲(chǔ)器元件的閾值電壓升高，使得存儲(chǔ)器元件被 視為處于編程狀態(tài)。更多關(guān)于此類編程的信息可查閱題為"非易失性存儲(chǔ)器的源極側(cè)自 增壓(Source Side Self Boosting Technique For Non-Volatile Memory)"的第6,859,397號(hào) 美國(guó)專利，和2005年2月3日公開的題為"檢測(cè)經(jīng)編程存儲(chǔ)器(Detecting Over Programmed Memory)"的第2005/0024939號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開案；上述兩個(gè)美國(guó)專利的全文都以引 用的方式并入本文中。
另外，在讀取操作期間，將讀取參考電壓施加到一組待讀取的存儲(chǔ)元件，且確定哪 一讀取參考電壓導(dǎo)致存儲(chǔ)元件變得導(dǎo)電。設(shè)置讀取參考電壓以允許存儲(chǔ)元件的數(shù)據(jù)狀態(tài) 有所區(qū)別。然而，讀取參考電壓通常是固定的，且并不能解決一組存儲(chǔ)元件的閾值電壓 分布可(例如)由于多種因素而改變的事實(shí)，所述因素例如是電荷泄漏、溫度變化、編 程循環(huán)的數(shù)目等。因此，可出現(xiàn)讀取錯(cuò)誤。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，可確定存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布，且可相應(yīng)地設(shè)置新的讀取參 考電壓。然而，用于(例如)使用外部模擬設(shè)備或類似物來(lái)計(jì)算閾值電壓分布的傳統(tǒng)方 法對(duì)于在(例如)實(shí)時(shí)快閃存儲(chǔ)器管理程序或制造測(cè)試(其中時(shí)間元素是關(guān)鍵性的)中 "聯(lián)機(jī)"實(shí)施來(lái)說(shuō)缺乏靈活性和效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于減少存儲(chǔ)器中的讀取錯(cuò)誤的方法和設(shè)備。在一個(gè)方面，通過(guò)基 于一組存儲(chǔ)元件的組合電流或其它綜合特征而確定所述組存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布，來(lái) 減少讀取錯(cuò)誤?；谒鲩撝惦妷悍植迹稍O(shè)置用于讀取所述組存儲(chǔ)元件的最佳讀取參 考電壓。
在特定實(shí)施例中， 一種用于操作存儲(chǔ)器裝置的方法包含從存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi)部 地產(chǎn)生電壓掃描，其中所述存儲(chǔ)器電路小片包含一組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線；將所述 電壓掃描施加到所述字線；在施加不同電壓的同時(shí)，測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；以及 基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。所述電壓掃描可在不使用外部測(cè)試 設(shè)備的情況下，由位于存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)部的控制電路產(chǎn)生。所述電壓掃描可以是連續(xù) 電壓掃描或離散電壓掃描(其包含離散步驟)。所述特征可包含(例如)作為整體的所 述組存儲(chǔ)元件的組合的電流、電壓或電容。所述方法可進(jìn)一步包含基于所述特征相對(duì)于 不同電壓的變化速率而設(shè)置用于在讀取操作中讀取存儲(chǔ)元件的至少一個(gè)參考電壓。
在另一實(shí)施例中， 一種用于操作存儲(chǔ)器裝置的方法包含將不同電壓施加到與一組 存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的字線，其中所述字線和所述組存儲(chǔ)元件提供在存儲(chǔ)器電路小片上；在 施加不同電壓的同時(shí)，在所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；以及在所 述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)，基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。舉例來(lái)說(shuō)， 可在不使用外部測(cè)試設(shè)備或外部主機(jī)的情況下，通過(guò)位于存儲(chǔ)器裝置內(nèi)部的控制電路來(lái) 確定闡值電壓分布。
在另一實(shí)施例中， 一種用于操作存儲(chǔ)器裝置的方法包含將不同電壓施加到與一組 存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的字線；在施加不同電壓的同時(shí)，測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；在施加 不同電壓的同時(shí)，鎖定變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件，使得被鎖定的存儲(chǔ)元件不再影響所述特征； 以及基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。舉例來(lái)說(shuō)，所述存儲(chǔ)元件中的 每一者可與相應(yīng)的"與非"串相關(guān)聯(lián)，在此情況下，可通過(guò)改變相關(guān)聯(lián)的"與非"串的
位線電壓來(lái)鎖定所述存儲(chǔ)元件。
在另一實(shí)施例中， 一種用于操作存儲(chǔ)器裝置的方法包含掃描施加到與一組存儲(chǔ)元 件相關(guān)聯(lián)的字線的電壓，其中所述存儲(chǔ)元件中的每一者與相應(yīng)的"與非"串相關(guān)聯(lián)；識(shí) 別所述組存儲(chǔ)元件中在掃描期間變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件；以及改變與所識(shí)別的存儲(chǔ)元件相 關(guān)聯(lián)的"與非"串的位線電壓。
在另一實(shí)施例中， 一種存儲(chǔ)系統(tǒng)包含形成在存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器電路小片上的一
組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線；以及與所述組存儲(chǔ)元件和所述字線通信的至少一個(gè)控制電 路。所述至少一個(gè)控制電路形成于所述存儲(chǔ)器電路小片上；從所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi) 部地產(chǎn)生電壓掃描；將所述電壓掃描施加到所述字線；在施加電壓掃描的同時(shí)測(cè)量所述 組存儲(chǔ)元件的特征；且基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。
在另一實(shí)施例中， 一種存儲(chǔ)系統(tǒng)包含形成于存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器電路小片上的一 組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線；以及與所述組存儲(chǔ)元件和所述字線通信的至少一個(gè)控制電 路。所述至少一個(gè)控制電路形成于所述存儲(chǔ)器電路小片上；將不同電壓施加到所述字線； 在施加不同電壓的同時(shí)，在所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；且在所 述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)，基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。
在另一實(shí)施例中， 一種存儲(chǔ)系統(tǒng)包含位于存儲(chǔ)器裝置中的一組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián) 的字線；以及與所述組存儲(chǔ)元件通信的至少一個(gè)控制電路。所述至少一個(gè)控制電路將不 同電壓施加到所述字線；在施加不同電壓的同時(shí)，測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；在施加 不同電壓的同時(shí)，鎖定變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件，使得被鎖定的存儲(chǔ)元件不再影響所述特征； 基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。
在另一實(shí)施例中， 一種存儲(chǔ)系統(tǒng)包含位于存儲(chǔ)器裝置中的一組存儲(chǔ)元件，其中所 述存儲(chǔ)元件中的每一者與相應(yīng)的"與非"串相關(guān)聯(lián)；以及與所述組存儲(chǔ)元件通信的至少 一個(gè)控制電路。所述至少一個(gè)控制電路掃描施加到與所述組存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的字線的電 壓；識(shí)別所述組存儲(chǔ)元件中在所述掃描期間變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件；且改變與所識(shí)別的存 儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的"與非"串的位線電壓。


圖1是"與非"串的俯視圖。
圖2是圖1的"與非"串的等效電路圖。
圖3是"與非"快閃存儲(chǔ)元件陣列的框圖。
圖4描繪形成于襯底上的"與非"串的橫截面圖。
圖5描繪存儲(chǔ)元件區(qū)塊。
圖6a描繪一組存儲(chǔ)元件的初始閾值電壓分布。
圖6b描繪一組存儲(chǔ)元件的經(jīng)加寬的閾值電壓分布。
圖7描繪測(cè)量一組存儲(chǔ)元件的特征的過(guò)程。
圖8描繪在設(shè)置讀取參考電壓中使用通過(guò)圖7的過(guò)程而獲得的特征的過(guò)程。 圖9a描繪連續(xù)增加的控制柵極電壓。
圖9b描繪在離散步驟中增加的控制柵極電壓。
圖IO描繪存儲(chǔ)元件中的電流的變化作為控制柵極電壓的函數(shù)。
圖lla描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流作為連續(xù)增加的控制柵極電壓的函數(shù)。
圖llb描繪基于圖lla的閾值電壓分布。
圖12a描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流作為逐步增加的控制柵極電壓的函數(shù)。 圖12b描繪基于圖12a的閾值電壓分布。
圖13a描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流作為逐步增加的控制柵極電壓的函數(shù)，其中 導(dǎo)電存儲(chǔ)元件被鎖定。
圖13b描繪基于圖13a的閾值電壓分布。 圖14是"與非"快閃存儲(chǔ)元件陣列的框圖。 圖15描繪主機(jī)控制器和存儲(chǔ)器裝置的概觀。
圖16a是使用單行/列解碼器和讀取/寫入電路的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖。 圖16b是使用雙行/列解碼器和讀取/寫入電路的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖。
圖n是描繪感測(cè)區(qū)塊的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖18描繪執(zhí)行讀取操作的過(guò)程。
圖19描繪確定閾值電壓分布的過(guò)程。
圖20描繪展示讀取存儲(chǔ)元件和將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到主機(jī)控制器的過(guò)程的時(shí)線。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種用于減少非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)中的讀取錯(cuò)誤的方法和設(shè)備。 適合于實(shí)施本發(fā)明的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例使用"與非"快閃存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其包含 將多個(gè)晶體管串聯(lián)布置在兩個(gè)選擇柵極之間。所述串聯(lián)晶體管和所述選擇柵極被稱為 "與非"串。圖l是展示一個(gè)"與非"串的俯視圖。圖2是所述"與非"串的等效電路。 圖1和圖2中所描繪的"與非"串包含四個(gè)晶體管，100， 102， 104和106，其串聯(lián)并 夾在第一選擇柵極120與第二選擇柵極122之間。選擇柵極120選通"與非"串到位線 126的連接。選擇柵極122選通"與非"串到源極線128的連接。通過(guò)將適當(dāng)?shù)碾妷菏?加到控制柵極120CG來(lái)控制選擇柵極120。通過(guò)將適當(dāng)?shù)碾妷菏┘拥娇刂茤艠O122CG 來(lái)控制選擇柵極122。晶體管100， 102, 104和106中的每一者具有控制柵極和浮動(dòng)?xùn)?極。晶體管IOO具有控制柵極IOOCG和浮動(dòng)?xùn)艠O100FG。晶體管102包含控制柵極102CG 和浮動(dòng)?xùn)艠O102FG。晶體管104包含控制柵極104CG和浮動(dòng)?xùn)艠O104FG。晶體管106 包含控制柵極106CG和浮動(dòng)?xùn)艠O106FG?？刂茤艠OIOOCG連接到字線WL3，控制柵極102CG連接到字線WL2，控制柵極104CG連接到字線WL1 ，且控制柵極106CG連接 到字線WL0。所述控制柵極還可提供作為所述字線的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管 100， 102， 104和106每一者為存儲(chǔ)元件，也被稱為存儲(chǔ)器單元。在其它實(shí)施例中，所 述存儲(chǔ)元件可包含多個(gè)晶體管，或可不同于圖l和圖2中所描繪的存儲(chǔ)元件。選擇柵極 120連接到選擇線SGD (漏極選擇柵極)。選擇柵極122連接到選擇線SGS (源極選擇 柵極)。
圖3是描繪三個(gè)"與非"串的電路圖。使用"與非"結(jié)構(gòu)的快閃存儲(chǔ)器系統(tǒng)的典型 結(jié)構(gòu)將包含若干"與非"串。舉例來(lái)說(shuō)，具有更多"與非"串的存儲(chǔ)器陣列中展示三個(gè) "與非"串320， 340和360。所述"與非"串中的每一者包含兩個(gè)選擇柵極和四個(gè)存儲(chǔ) 元件。雖然為了簡(jiǎn)單性而說(shuō)明四個(gè)存儲(chǔ)元件，但現(xiàn)代"與非"串可具有多達(dá)(例如)三 十二個(gè)或六十四個(gè)存儲(chǔ)元件。
舉例來(lái)說(shuō)，"與非"串320包含選擇柵極322和327以及存儲(chǔ)元件323-326，"與非" 串340包含選擇柵極342和347以及存儲(chǔ)元件343-346，"與非"串360包含選擇柵極362 和367以及存儲(chǔ)元件363-366。每個(gè)"與非"串通過(guò)其選擇柵極(例如，選擇柵極327， 347或367)連接到源極線。選擇線SGS用于控制源極測(cè)選擇柵極。各個(gè)"與非"串320, 340和360通過(guò)選擇柵極322， 342， 262等中的選擇晶體管連接到相應(yīng)的位線321 ， 341 和361。這些選擇晶體管受漏極選擇線SGD控制。在其它實(shí)施例中，選擇線不一定需要 在"與非"串之間共同；即，可為不同"與非"串提供不同選擇線。字線WL3連接到 存儲(chǔ)元件323， 343和363的控制柵極。字線WL2連接到存儲(chǔ)元件324， 344和364的 控制柵極。字線WL1連接到存儲(chǔ)元件325， 345和365的控制柵極。字線WLO連接到 存儲(chǔ)元件326, 346和366的控制柵極。如可看到，每個(gè)位線和相應(yīng)的"與非"串包括 存儲(chǔ)元件陣列或組的列。字線(WL3， WL2, WL1和WLO)包括所述陣列或組的行。 每個(gè)字線連接行中的每個(gè)存儲(chǔ)元件的控制柵極?；蛘撸刂茤艠O可由字線本身提供。舉 例來(lái)說(shuō)，字線WL2為存儲(chǔ)元件324, 344和364提供控制柵極。實(shí)際上，字線上可能存 在數(shù)千個(gè)存儲(chǔ)元件。
每個(gè)存儲(chǔ)元件可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)存儲(chǔ)一個(gè)位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)元件的可 能閾值電壓(Vth)的范圍被分成兩個(gè)范圍，其被指配有邏輯數(shù)據(jù)"1"和"0"。在"與
非"型快閃存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)例中，VTH在存儲(chǔ)元件被擦除之后為負(fù)，且被定義為邏輯"l"。 在編程操作之后的VTH為正，且被定義為邏輯"0"。當(dāng)VTH為負(fù)，且試圖進(jìn)行讀取時(shí)， 存儲(chǔ)元件將接通，以指示邏輯"1"正被存儲(chǔ)。當(dāng)VTH為正，且試圖進(jìn)行讀取操作時(shí)，
存儲(chǔ)元件將不接通，其指示邏輯"o"被存儲(chǔ)。存儲(chǔ)元件還可存儲(chǔ)多個(gè)等級(jí)的信息，例如多個(gè)位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在此情況下，將VTH值的范圍分成數(shù)據(jù)等級(jí)的數(shù)目。舉例來(lái)說(shuō)，
如果四個(gè)等級(jí)的信息被存儲(chǔ)，那么將存在被指配給數(shù)據(jù)值"11"、 "10"、 "01"和"00"
的四個(gè)Vth范園。在"與非"型存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)例中，vth在擦除操作之后為負(fù)，且被
定義為"11"。正VfH值用于狀態(tài)"10"、 "01"和"00"。被編程到存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)與 所述元件的閾值電壓范圍之間的具體關(guān)系取決于對(duì)存儲(chǔ)元件所采用的數(shù)據(jù)編碼方案。舉 例來(lái)說(shuō)，第6,222,762號(hào)美國(guó)專利和第2004/0255090號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開案描繪用于多 狀態(tài)快閃存儲(chǔ)元件的各種數(shù)據(jù)編碼方案，所述專利和專利申請(qǐng)公開案兩者的全文以引用 的方式并入本文中。
在第5,386,422號(hào)、第5,570,315號(hào)、第5,774,397號(hào)、第6,046,935號(hào)、第6,456,528 號(hào)和第6,522,580號(hào)美國(guó)專利中提供"與非"型快閃存儲(chǔ)器及其操作的相關(guān)實(shí)例，所述 專利中的每一者以引用的方式并入本文中。
當(dāng)對(duì)快閃存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程時(shí)，將編程電壓施加到所述存儲(chǔ)元件的控制柵極，且與 所述存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的位線接地。將來(lái)自溝道的電子注射到浮動(dòng)?xùn)艠O中。當(dāng)電子在所述 浮動(dòng)?xùn)艠O中累積時(shí)，浮動(dòng)?xùn)艠O變成帶負(fù)電，且存儲(chǔ)元件的Vth升高。為了將編程電壓施 加到正被編程的存儲(chǔ)元件的控制柵極，將所述編程電壓施加在適當(dāng)?shù)淖志€上。如上文所 述，"與非"串的每一者中的一個(gè)存儲(chǔ)元件共用同一字線。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)對(duì)圖3的存儲(chǔ) 元件324進(jìn)行編程時(shí)，編程電壓還將被施加到存儲(chǔ)元件344和364的控制柵極。
圖4描繪形成于襯底上的"與非"串的橫截面圖。所述橫截面圖被簡(jiǎn)化且不是按比 例繪制。"與非"串400包含形成于襯底490上的源極測(cè)選擇柵極406、漏極測(cè)選擇柵極 424和八個(gè)存儲(chǔ)元件408， 410， 412， 414， 416, 418, 420和422。在每個(gè)存儲(chǔ)元件和 所述選擇柵極406和424的任一側(cè)上提供許多源極/漏極區(qū)域，其一個(gè)實(shí)例為源極漏極/ 區(qū)域430。在一種方法中，襯底490使用三阱技術(shù)，其包含位于n阱區(qū)域494內(nèi)的p阱 區(qū)域492， n阱區(qū)域494又位于p型襯底區(qū)域496內(nèi)。"與非"串和其非易失性存儲(chǔ)元件 可至少部分形成于p阱區(qū)域上。除具有電位V禮的位線426之外，還提供具有電位VsouKCE 的源極供應(yīng)線404。電壓還可經(jīng)由端子402施加到p阱區(qū)域492，且經(jīng)由端子403施加 到n阱區(qū)域494。
在讀取操作期間，在與存儲(chǔ)元件414和其它未圖示的存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的選定字線(在 此實(shí)例中為WL3)上提供控制柵極電壓Vcg。另外，回想存儲(chǔ)元件的控制柵極可提供作 為字線的一部分。舉例來(lái)說(shuō)，WLO, WL1， WL2， WL3， WL4， WL5， WL6和WL7可 分別經(jīng)由存儲(chǔ)元件408， 410, 412， 414, 416, 418， 420和422的控制柵極而延伸。在 一種可能方案中，將讀取通過(guò)電壓Vread施加到與"與非"串400相關(guān)聯(lián)的剩余字線。
分別將Vscs和VscjD施加到選擇柵極406和424。
圖5描繪存儲(chǔ)元件區(qū)塊。在一個(gè)示范性實(shí)施方案中，"與非"快閃EEPROM可分成 1,024個(gè)區(qū)塊。可同時(shí)擦除存儲(chǔ)在每個(gè)區(qū)塊中的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，區(qū)塊是同時(shí)擦 除的存儲(chǔ)元件的最小單位。在每個(gè)區(qū)塊中，在此實(shí)例中，存在對(duì)應(yīng)于位線BLO， BL1，… BL 4255的4,256個(gè)列。在被稱為全位線(ABL)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例中，可在讀取和編 程操作期間同時(shí)選擇區(qū)塊內(nèi)的所有位線，且可同時(shí)對(duì)沿共同字線且連接到任一位線的存 儲(chǔ)元件進(jìn)行編程。
在所提供的實(shí)例中，八個(gè)存儲(chǔ)元件串聯(lián)連接，以形成"與非"串，且存在八個(gè)數(shù)據(jù) 字線WL0到WL7。"與非"串還可包含虛擬存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線。在其它實(shí)施例中， "與非"串可具有多于或少于八個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元可存儲(chǔ)用戶或系統(tǒng) 數(shù)據(jù)。虛擬存儲(chǔ)器單元通常不用于存儲(chǔ)用戶或系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
每個(gè)"與非"串的一個(gè)端子經(jīng)由漏極選擇柵極(其連接到選擇柵極漏極線SGD)連 接到對(duì)應(yīng)的位線，且另一端子經(jīng)由源極選擇柵極(其連接到選擇柵極源極線SGS)連接 到共同源極505。因此，共同源極505耦合到每個(gè)"與非"串。
在一個(gè)被稱為奇偶結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，將位線分成偶數(shù)位線(BLe)和奇數(shù)位線(BLo)。 在此情況下，在一個(gè)時(shí)間對(duì)沿共同字線且連接到奇數(shù)位線的存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程，而在另 一時(shí)間對(duì)沿共同字線且連接到偶數(shù)位線的存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程?？赏瑫r(shí)將數(shù)據(jù)編程到不同 區(qū)塊中且從不同區(qū)塊讀取數(shù)據(jù)。在每個(gè)區(qū)塊中，將列分成偶數(shù)列和奇數(shù)列。
在讀取和編程操作的一個(gè)配置期間，同時(shí)選擇4,256個(gè)存儲(chǔ)元件。選定的存儲(chǔ)元件 具有同一字線，且因此是共同物理頁(yè)的一部分。因此，可同時(shí)讀取或編程532個(gè)字節(jié)的 數(shù)據(jù)(其還形成邏輯頁(yè))，且存儲(chǔ)器的一個(gè)區(qū)塊可存儲(chǔ)至少八個(gè)邏輯頁(yè)。在此實(shí)例中， 物理頁(yè)和邏輯頁(yè)是相同的，但一般不要求這樣。舉例來(lái)說(shuō)，物理頁(yè)可包含多個(gè)邏輯頁(yè)。 邏輯頁(yè)通常是同時(shí)寫入(編程)的存儲(chǔ)元件的最小組。對(duì)于多狀態(tài)存儲(chǔ)元件來(lái)說(shuō)，當(dāng)每 個(gè)存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)兩個(gè)位的數(shù)據(jù)時(shí)(其中這兩個(gè)位中的每一者存儲(chǔ)在不同的頁(yè)中)， 一個(gè) 區(qū)塊存儲(chǔ)十六個(gè)邏輯頁(yè)。還可使用其它大小的區(qū)塊和頁(yè)。
對(duì)于ABL或奇偶結(jié)構(gòu)中的任一者，可通過(guò)使p阱升髙到擦除電壓(例如，20 V) 并使選定區(qū)塊的字線接地，來(lái)擦除存儲(chǔ)元件。源極和位線是浮動(dòng)的?？蓪?duì)整個(gè)存儲(chǔ)器陣 列、單獨(dú)的區(qū)塊或作為存儲(chǔ)器裝置的一部分的另一單位的存儲(chǔ)元件執(zhí)行擦除。電子從存 儲(chǔ)元件的浮動(dòng)?xùn)艠O轉(zhuǎn)移到p阱區(qū)域，使得存儲(chǔ)元件的VTH變?yōu)樨?fù)。
在讀取和檢驗(yàn)操作中，選擇柵極(SGD和SGS)連接到在2.5 V到4.5 V范圍內(nèi)的 電壓，且未選定的字線升高到讀取通過(guò)電壓VREAD (通常是在4.5 V到6 V范圍內(nèi)的電
壓)，以使晶體管操作作為通過(guò)柵極。選定字線連接到電壓，針對(duì)每個(gè)讀取和檢驗(yàn)操作 而指定所述電壓的電平，以確定所關(guān)注的存儲(chǔ)元件的vth是高于還是低于所述電平。舉 例來(lái)說(shuō)，在兩級(jí)存儲(chǔ)元件的讀取操作中，選定字線可接地，使得檢測(cè)到Vth是否高于0V。 在兩級(jí)存儲(chǔ)元件的檢驗(yàn)操作中，選定字線連接到0.8V (例如)，使得檢驗(yàn)到vth是否已 經(jīng)達(dá)到至少0.8V。源極和p阱處于OV。將選定位線預(yù)充電到例如0.7V的電平。如果 VTH高于字線上的讀取或檢驗(yàn)電平，那么與所關(guān)心的存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的位線的電位電平
由于非導(dǎo)電存儲(chǔ)元件的緣故而維持高電平。另一方面，如果vth低于讀取或檢驗(yàn)電平，
那么所關(guān)注的位線的電位電平減小到較低電平(例如，小于0.5V)，因?yàn)閷?dǎo)電存儲(chǔ)元件 對(duì)位線進(jìn)行放電。因此在一種可能實(shí)施方案中，可通過(guò)連接到位線的電壓比較器讀出放 大器來(lái)檢測(cè)存儲(chǔ)元件的狀態(tài)。如同編程一樣，可基于每頁(yè)地執(zhí)行讀取操作。
根據(jù)此項(xiàng)技術(shù)中已知的技術(shù)來(lái)執(zhí)行上文所述的擦除、讀取和檢驗(yàn)操作的許多細(xì)節(jié)。 因此，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可改變所闡釋的細(xì)節(jié)中的許多細(xì)節(jié)。還可使用此項(xiàng)技術(shù)中已 知的其它擦除、讀取和檢驗(yàn)技術(shù)。
圖6a描繪一組存儲(chǔ)元件的初始閾值電壓分布。存儲(chǔ)元件的閾值電壓是最低電壓， 其在施加到存儲(chǔ)元件的控制柵極時(shí)，使溝道狀態(tài)從非導(dǎo)電狀態(tài)改變到導(dǎo)電狀態(tài)。此電壓 受浮動(dòng)?xùn)艠O中所捕集的負(fù)電荷的量影響電荷越多，單元的閾值電壓越高。SLC (單級(jí) 單元)型裝置使用具有帶零電荷的浮動(dòng)?xùn)艠O的存儲(chǔ)元件來(lái)表示"1"狀態(tài)，且使用具有 帶負(fù)電的浮動(dòng)?xùn)艠O的存儲(chǔ)元件來(lái)表示"0"狀態(tài)。所述狀態(tài)可由存儲(chǔ)元件的閾值電壓表 示，在此情況下使用兩個(gè)電壓電平，"1"狀態(tài)電壓和"0"狀態(tài)電壓。盡管存儲(chǔ)元件可 具有稍微不同的"0"狀態(tài)電壓，但將處于"1"狀態(tài)電壓與"0"狀態(tài)電壓之間的電壓 施加到控制柵極導(dǎo)致"1"狀態(tài)存儲(chǔ)元件導(dǎo)通，但"0"狀態(tài)存儲(chǔ)元件保持在非導(dǎo)通狀態(tài)。
最常見種類的多級(jí)單元(MLC)型裝置在浮動(dòng)?xùn)艠O中使用四個(gè)電荷量(包含零電荷)， 所以狀態(tài)可由四個(gè)電壓電平表示，因此MLC存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)兩個(gè)位的數(shù)據(jù)。 一般來(lái)說(shuō)， 可使用2W個(gè)電壓電平來(lái)表示每存儲(chǔ)元件N個(gè)位。期望較新的裝置使用八個(gè)或更多電壓 電平。使用每存儲(chǔ)元件較高數(shù)目的位允許產(chǎn)生具有高數(shù)據(jù)密度的快閃裝置，且因此減少 了每快閃裝置的總體成本。
另外，SLC裝置的讀取操作使用處于"0"與"1"電壓電平之間的一個(gè)參考電壓電 平。具有四個(gè)狀態(tài)的MLC裝置中的讀取操作使用三個(gè)參考電壓電平，具有八個(gè)狀態(tài)的 MLC裝置使用七個(gè)參考電壓電平，且一般來(lái)說(shuō)，每單元存儲(chǔ)N個(gè)位(其由2"個(gè)狀態(tài)表 示)的裝置對(duì)讀取操作使用2N-1個(gè)參考電壓電平。
在圖6a中，圖表包含表示閾值電壓的x軸和表示存儲(chǔ)元件的數(shù)目的y軸。在示范
性MLC裝置中，八個(gè)狀態(tài)為狀態(tài)0到狀態(tài)7，且七個(gè)參考電壓電平為VR1到VR7。實(shí)際 上，被編程到共同狀態(tài)的存儲(chǔ)元件將具有閾值電壓范圍。與編程操作有關(guān)的現(xiàn)象(例如 交叉耦合和編程干擾)導(dǎo)致總體存儲(chǔ)元件的實(shí)際閾值電壓分布采取用于每單元N個(gè)位的 裝置的2W個(gè)電壓組的形式。在初始閾值電壓分布中，用于每個(gè)狀態(tài)的分布相對(duì)較窄， 因?yàn)槊總€(gè)存儲(chǔ)元件都被編程到所需的電壓組。另外，理想上，用于讀取存儲(chǔ)元件的對(duì)應(yīng) 參考電壓在所述電壓組之間，例如V^在狀態(tài)0與狀態(tài)1之間，VR2在狀態(tài)1與狀態(tài)2 之間，依此類推。
存儲(chǔ)元件的浮動(dòng)?xùn)艠O中所捕集的電荷的量應(yīng)保持不變，以保持在存儲(chǔ)器裝置中編程 的用戶數(shù)據(jù)。然而，所捕集的電荷可能泄漏，從而導(dǎo)致閾值電壓減小。此外，例如溫度 變化、編程循環(huán)的數(shù)目等其它因素也可影響閾值電壓，使得閾值電壓分布加寬且/或隨時(shí) 間而移位。
圖6b描繪一組存儲(chǔ)元件的經(jīng)加寬的閾值電壓分布。此處，用于每個(gè)狀態(tài)的閾值電 壓分布的寬度比圖6a中所示的寬度寬，且在此實(shí)例中，每個(gè)分布還向下移位。在其它
情況下，分布可加寬但不移位，或移位但不加寬。如果使用例如V^到Vr7的固定參考
電壓電平，那么這將導(dǎo)致讀取錯(cuò)誤。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)將vk2施加到選定字線時(shí)，存儲(chǔ)元件 中的處于狀態(tài)2的一些存儲(chǔ)元件將變?yōu)閷?dǎo)電，與當(dāng)將Vk2施加到具有固6a中所示的分布 的裝置時(shí)，存儲(chǔ)元件中沒(méi)有一個(gè)處于狀態(tài)2的存儲(chǔ)元件變?yōu)閷?dǎo)電的情形相反。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，可使用改變讀取參考電壓的動(dòng)態(tài)讀取技術(shù)，使得參考電壓被設(shè)
置在分布組之間。
一種方法是將初始組的參考電壓(例如Vw到vk7)改變到另一組參
考電壓，其中根據(jù)快閃裝置特征來(lái)確定所述兩組參考電壓?？筛鶕?jù)快閃裝置操作信息(例 如編程-擦除循環(huán)的數(shù)目、溫度變化、用戶數(shù)據(jù)保持在快閃存儲(chǔ)器中的時(shí)間、讀取操作期 間的位錯(cuò)誤的數(shù)目等等)來(lái)進(jìn)行從一個(gè)組到另一個(gè)組的切換。
另一種確定參考電壓的方法是測(cè)量實(shí)際閾值電壓分布，且接著以(例如)通過(guò)找出 分布組之間的最小點(diǎn)，或通過(guò)使實(shí)際分布與某一分布模型相關(guān)等來(lái)使讀取錯(cuò)誤的數(shù)目減 到最小的方式來(lái)設(shè)置讀取參考電壓電平。此方法是基于存儲(chǔ)器裝置含有由所有電壓電平 表示的數(shù)據(jù)的假定，且所述數(shù)據(jù)在所述電平之間均勻分布，這是可容易通過(guò)對(duì)用戶數(shù)據(jù) 應(yīng)用置亂算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的情況。遺憾的是，測(cè)量實(shí)際閾值電平分布的一般過(guò)程涉及在單獨(dú) 的讀取操作中讀取具有許多閾值電平的存儲(chǔ)器裝置，其中電平的數(shù)目由分布測(cè)量的所需 分辨率規(guī)定。如果(例如)存儲(chǔ)器裝置使用八個(gè)狀態(tài)(表示每存儲(chǔ)元件三個(gè)位)，且需 要每狀態(tài)十個(gè)點(diǎn)的分辨率，那么有必要對(duì)79個(gè)閾值電平中的每一者執(zhí)行讀取操作，以 測(cè)量閾值電壓分布。每個(gè)讀取操作包含設(shè)置讀取電壓，檢測(cè)存儲(chǔ)元件的導(dǎo)電性狀態(tài)，且轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)以用于(例如在外部主機(jī)控制器處)進(jìn)一步處理。因此，確定閾值電平分布所 需的時(shí)間和處理資源可較繁重。需要一種快速測(cè)量存儲(chǔ)器裝置的閥值電壓分布的技術(shù)， 其克服上文所提及的劣勢(shì)。
圖7描繪測(cè)量一組存儲(chǔ)元件的特征的過(guò)程。在此方法中，確定與(例如)頁(yè)中的多 個(gè)存儲(chǔ)元件的行為有關(guān)的特征。通過(guò)確定作為整體的一組存儲(chǔ)元件的行為，而不是個(gè)別 地確定每個(gè)存儲(chǔ)元件的行為，可實(shí)現(xiàn)許多節(jié)約，包含減少處理時(shí)間以及處理資源的消耗。
在一種可能方法中， 一組存儲(chǔ)元件的控制柵極電壓在電壓范圍上(例如，在電壓掃 描中)變化。這可通過(guò)改變施加到選定字線的電壓(例如，從初始電平開始，且進(jìn)行到 最終電平)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓可開始較低并增加，或開始較高并減小。步驟700包含將存儲(chǔ) 元件的控制柵極電壓設(shè)置為處于初始電平(例如)VREF.INITIAL。步驟705包含設(shè)置未選 定的存儲(chǔ)元件的通過(guò)電壓，例如經(jīng)由其相應(yīng)的字線。注意，這個(gè)和其它流程圖中所示的 步驟沒(méi)有必要以所示的序列執(zhí)行為離散步驟。步驟710包含在測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特 征的同時(shí)，遞增控制柵極電壓。通常，可根據(jù)最小電壓分辨率來(lái)控制控制柵極電壓，最 小電壓分辨率表示可提供的電壓中的最小變化。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)響應(yīng)于一系列代碼字 而輸出一系列電壓的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器來(lái)提供控制柵極電壓。舉例來(lái)說(shuō)，這種數(shù)字到模 擬轉(zhuǎn)換器可提供在圖16a的功率控制模塊1616內(nèi)。測(cè)量到的所述組存儲(chǔ)元件的特征可 包含指示所述組中滿足給定條件的存儲(chǔ)元件的數(shù)目的任何物理特征。舉例來(lái)說(shuō)，所述特 征可包含電流、電壓、電容，且所述給定條件可以是處于導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)的存儲(chǔ)元件 的數(shù)目。給定條件還可以是存儲(chǔ)元件的閾值電壓是否低于給定值，在兩個(gè)給定值之間或 高于給定值。
在一種方法中，在與存儲(chǔ)元件通信的共同點(diǎn)(例如源極線)處測(cè)量所述特征?？赡?需要較少量的額外硬件和/或軟件來(lái)執(zhí)行此功能。舉例來(lái)說(shuō)，圖14中的測(cè)量裝置1454 可測(cè)量所述特征，且向存儲(chǔ)器裝置的控制器提供對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。 一般來(lái)說(shuō)，可測(cè)量在將電壓 掃描施加到控制柵極時(shí)變化的任何參數(shù)。對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)元件的參數(shù)進(jìn)行組合或綜合測(cè)量提 供用于估計(jì)所述組存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布的所需數(shù)據(jù)。
參看圖7，可選步驟715包含在遞增控制柵極電壓的同時(shí)，鎖定變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元 件。導(dǎo)電存儲(chǔ)元件的累積電流與當(dāng)控制柵極在字線上變化時(shí)電流量值的變化相比可能較 大，因此限制了基于累積電流測(cè)量的閾值電壓評(píng)估的準(zhǔn)確性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在一 種可能的方法中，在確定存儲(chǔ)元件已經(jīng)變?yōu)閷?dǎo)電時(shí)，對(duì)于所述變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件，使 位線接地。如先前所述，當(dāng)施加控制柵極電壓時(shí)，可對(duì)每個(gè)位線進(jìn)行預(yù)充電，使得當(dāng)控 制柵極電壓升高到高于存儲(chǔ)元件的閾值電壓時(shí)，位線由于存儲(chǔ)元件從非導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)的緣故而放電。
在一種可能的實(shí)施方案中，通過(guò)連接到每個(gè)位線的讀出放大器來(lái)感測(cè)此放電，且此 放電被報(bào)告回到控制電路。控制電路接著去除施加到對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)元件的位線的電壓，從而 致使存儲(chǔ)元件從導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到非導(dǎo)電狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)控制柵極電壓增加到V^(見 圖6b)以上時(shí)，處于擦除狀態(tài)的存儲(chǔ)元件轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)，而處于狀態(tài)1到7的存儲(chǔ)元 件保持在非導(dǎo)電狀態(tài)。類似地，當(dāng)控制柵極電壓增加到VR2 (見圖6b)以上時(shí)，處于狀 態(tài)1的存儲(chǔ)元件以及處于狀態(tài)2的幾個(gè)存儲(chǔ)元件轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)。
步驟720包含存儲(chǔ)上述步驟的結(jié)果(包含特征對(duì)控制柵極電壓數(shù)據(jù))以供由(例如) 與存儲(chǔ)器裝置通信的外部主機(jī)控制器、由存儲(chǔ)器裝置本身或由某一其它實(shí)體進(jìn)行分析。
圖8描繪在設(shè)置讀取參考電壓中使用通過(guò)圖7的過(guò)程而獲得的特征的過(guò)程。步驟800 包含存取己經(jīng)獲得的特征對(duì)控制柵極電壓數(shù)據(jù)。步驟805包含確定特征近似恒定(指示 沒(méi)有新的存儲(chǔ)元件是導(dǎo)通的)的控制柵極電壓。見(例如)下文進(jìn)一步論述的圖lla。 步驟810包含基于特征近似恒定的控制柵極電壓而設(shè)置新的讀取參考電壓Vr,a到Vr7a。 見(例如)下文進(jìn)一步論述的圖llb。步驟815包含存儲(chǔ)新的讀取參考電壓，以在一個(gè) 或一個(gè)以上隨后讀取操作中使用。
可根據(jù)需要不時(shí)地執(zhí)行圖7和圖8中所描繪的過(guò)程，以解決閥值電壓的移位和加寬。 舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)檢測(cè)到的讀取位錯(cuò)誤的數(shù)目超過(guò)閾值時(shí)，當(dāng)溫度變化超過(guò)閾值時(shí)，當(dāng)編程 循環(huán)的數(shù)目超過(guò)閾值時(shí)，當(dāng)從用戶數(shù)據(jù)被寫入開始己經(jīng)過(guò)去了指定量的時(shí)間時(shí)等等，可 觸發(fā)所述過(guò)程。 一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)在減少讀取錯(cuò)誤與避免過(guò)量的額外開銷成本之間找到平衡。 可以想象，如果資源和時(shí)間允許，那么可在每個(gè)讀取之前確定新的讀取參考值。在一種 方法中，可在存儲(chǔ)器裝置不忙于其它任務(wù)時(shí)，執(zhí)行用于確定新的讀取參考值的過(guò)程。
圖9a描繪連續(xù)增加的控制柵極電壓。此處，由線900描繪的控制柵極電壓Vcg在
連續(xù)掃描中從初始參考值VREjMNmAL遞增到最終參考值VREF-FINAL。舉例來(lái)說(shuō)，控制柵
極電壓可根據(jù)最小電壓分辨率而遞增，最小電壓分辨率表示存儲(chǔ)器裝置能夠提供的電壓 的最小變化。如所提及，可在增加或減小方向上掃描控制柵極電壓。初始值與最終值之 間的跨度可包含最低到最高既定讀取參考電壓?？苫?例如)存儲(chǔ)元件的響應(yīng)時(shí)間、 測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征的速率以及其它因素而將控制柵極電壓變化的速率設(shè)置為 適當(dāng)?shù)乃健Ａ硗?，控制柵極電壓可能以不同速率變化。舉例來(lái)說(shuō)，(例如)當(dāng)一個(gè)或 一個(gè)以上特定狀態(tài)下的存儲(chǔ)元件經(jīng)受較大的閾值電壓加寬和/或移位時(shí)，可能需要以較大 的準(zhǔn)確性來(lái)確定針對(duì)所述特定狀態(tài)的閾值電壓分布。在此情況下，控制柵極電壓可在這 些狀態(tài)附近以較緩慢的速率變化。另一方面，在(例如)針對(duì)經(jīng)受較小閾值電壓加寬和
/或移位的存儲(chǔ)元件可以較小的準(zhǔn)確性來(lái)確定閾值電壓分布的特定狀態(tài)附近，控制柵極電 壓可以較快的速率變化。
此外，測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征的速率類似地不需要是固定的，而是可變化，(例 如)以在特別關(guān)注的特定閾值電壓附近獲得更多讀數(shù)。還有可能執(zhí)行多遍控制柵極電壓 掃描，例如以確認(rèn)或比較先前的結(jié)果。另外，有可能在不同時(shí)間執(zhí)行電壓掃描的部分。 舉例來(lái)說(shuō)，第一電壓掃描可包含最初四個(gè)狀態(tài)，且稍后時(shí)間的第二電壓掃描可包含接下 來(lái)的四個(gè)狀態(tài)。在另一方法中，電壓掃描繼續(xù)，直到另一更高優(yōu)先權(quán)任務(wù)待決為止，此 時(shí)，電壓掃描暫停，且所述更高優(yōu)先權(quán)任務(wù)被服務(wù)。 一旦所述更高優(yōu)先權(quán)任務(wù)己經(jīng)被服 務(wù)，電壓掃描就可在其在那停止的控制柵極電壓處或附近再繼續(xù)。
圖9b描繪以離散步驟增加的控制柵極電壓。此處，由線950描繪的控制柵極電壓
VCG在離散電壓掃描中以離散步驟(例如以梯級(jí)方式)從初始值VREWNmAL遞增到最終
值Vref.final，舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)步長(zhǎng)可大于最小控制柵極電壓分辨率?？稍O(shè)置特征測(cè)量 的時(shí)序和/或頻率，使得針對(duì)每個(gè)Vcx;步長(zhǎng)進(jìn)行至少一個(gè)測(cè)量。
圖10描繪存儲(chǔ)元件中的電流的變化作為控制柵極電壓的函數(shù)。x軸描繪控制柵極電 壓VcG，且y軸描繪個(gè)別存儲(chǔ)元件中的電流(例如，以mA計(jì))。曲線1000描繪電流隨 VcG的變化。當(dāng)控制柵極電壓從零掃描到某一較高電壓時(shí)，可識(shí)別若干個(gè)點(diǎn)。具體地說(shuō)， 電流近似為零，直到Vcc達(dá)到值V,為止，在此點(diǎn)處，存儲(chǔ)元件開始轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)。 電流在此階段快速增加，由對(duì)應(yīng)于電壓V2的電流12示范。在通過(guò)某一較高電壓V3之后， 電流變得在最大電平處近似恒定。存儲(chǔ)元件因此從非導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)，因?yàn)?br> VcG增加到高于存儲(chǔ)元件的閾值電壓。
圖lla描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流作為連續(xù)增加的控制柵極電壓的函數(shù)。在一 種方法中，可通過(guò)耦合到一組存儲(chǔ)元件中的每個(gè)存儲(chǔ)元件的測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量所述組存儲(chǔ) 元件的累積或組合電流。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)每個(gè)導(dǎo)電存儲(chǔ)元件的電流行進(jìn)到共同源極線。 因此，在一種可能方法中，適當(dāng)?shù)陌才嘤?jì)可耦合到所述共同源極線，以測(cè)量組合電流。 此外，可使用適當(dāng)?shù)碾娐穪?lái)類似的測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的其它特征，例如電壓和電容。 舉例來(lái)說(shuō)，可使用伏特計(jì)來(lái)測(cè)量電壓，且可使用電容計(jì)來(lái)測(cè)量電容。所述特征因此綜合 地包含來(lái)自許多存儲(chǔ)元件的貢獻(xiàn)，而沒(méi)有必要識(shí)別特定個(gè)別存儲(chǔ)元件的貢獻(xiàn)。x軸描繪 控制柵極電壓VcG,且y軸描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流。曲線IIOO描繪電流隨VCG 的變化。VCG在Vrewnh^l與vref-f脆l(xiāng)之間變化。y軸還表示導(dǎo)電存儲(chǔ)元件的數(shù)目， 因?yàn)榻M合電流與導(dǎo)電存儲(chǔ)元件的數(shù)目之間存在直接關(guān)系。
如曲線1100所描繪，在一個(gè)實(shí)施方案中，電流開始于零，而VcG較低，且所有存
儲(chǔ)元件都處于非導(dǎo)電狀態(tài)。當(dāng)處于最低狀態(tài)的存儲(chǔ)元件轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)，電流接著增 加且穩(wěn)定，如結(jié)合圖10所論述。此循環(huán)針對(duì)每個(gè)狀態(tài)而重復(fù)。本質(zhì)上，針對(duì)沒(méi)有新的 存儲(chǔ)元件轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)的VcG值，組合電流變得近似恒定，且當(dāng)更多存儲(chǔ)元件影響累 積電流(因?yàn)樗麄冮_始導(dǎo)電)時(shí)，組合電流快速增加。因此，通過(guò)測(cè)量累積電流，有可 能評(píng)估所述組存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布，如圖llb中所描繪，且這可用于確定新的讀取
參考電壓Vrm到VR7A的最佳設(shè)定值。
注意，讀取參考電壓Vr,a到VR7A中的相鄰電壓之間的間距大于(例如圖9a和圖 9b中的)控制柵極電壓的相鄰電壓之間的間距。
圖lib描繪基于圖lla的閾值電壓分布。x軸描繪閾值電壓，其對(duì)應(yīng)于圖lla中的 Vce,且y軸描繪存儲(chǔ)元件的數(shù)目。此處，圖6b的經(jīng)加寬且/或移位的閾值電壓分布重
復(fù)。然而，提供對(duì)當(dāng)前閾值電壓分布來(lái)說(shuō)最佳的新的讀取參考電壓，Vr,a到Vr7a?？梢?br> 組合電流相對(duì)恒定的電壓來(lái)提供每個(gè)讀取參考電壓。舉例來(lái)說(shuō)，在曲線1100中平整的 位置處，在狀態(tài)0與狀態(tài)1之間提供VR,A。在一種方法中，在組合電流的平整區(qū)域的中 間點(diǎn)處提供讀取參考電壓，以在狀態(tài)0的頂部與狀態(tài)1的底部之間提供相等的裕度。類 似地，在曲線1100中平整的對(duì)應(yīng)位置處，在狀態(tài)1與狀態(tài)2之間提供VR2A?？深愃频?確定其它新的讀取參考電壓。
如結(jié)合圖6和圖7所提及，可(例如)通過(guò)主機(jī)控制器或其它實(shí)體來(lái)獲得并處理表 示曲線1100的數(shù)據(jù)，以確定新的讀取參考電壓。進(jìn)行測(cè)量的速度應(yīng)經(jīng)設(shè)置以在組合電 流或其它特征中獲得所需分辨率。類似地，可針對(duì)每個(gè)狀態(tài)進(jìn)行多次測(cè)量(例如，使用 對(duì)應(yīng)的讀取參考電壓)，以檢測(cè)每個(gè)狀態(tài)的閾值電壓分布的上和下邊界。所述多次測(cè)量 還允許區(qū)分一個(gè)狀態(tài)的上邊界與下一個(gè)較高狀態(tài)的下邊界。即，讀取參考電壓可經(jīng)設(shè)置 以區(qū)分存儲(chǔ)元件的鄰近狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，讀取參考電壓可經(jīng)設(shè)置以在兩個(gè)鄰近狀態(tài)O與 1，在兩個(gè)鄰近狀態(tài)1與2之間等等進(jìn)行區(qū)分。
另外，可使用連續(xù)或離散Vcc掃描來(lái)獲得由曲線1100表示的信息。實(shí)際上，在任 一種情況下，曲線1100由不同VcG值處的許多測(cè)量點(diǎn)形成。
圖12a描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流作為逐步增加的控制柵極電壓的函數(shù)。x軸 描繪控制柵極電壓Vccj，且y軸描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流。曲線1200描繪電流 隨VcG的變化?？蓪⒖刂茤艠O電壓掃描提供作為如圖9b中所示的皿-系列離散值。為了 展示額外細(xì)節(jié)，提供對(duì)于狀態(tài)3和狀態(tài)4的控制柵極電壓掃描的放大部分。每個(gè)點(diǎn)表示 組合電流的測(cè)量。如所論述，經(jīng)歷重復(fù)循環(huán)，其中組合電流隨著額外存儲(chǔ)元件轉(zhuǎn)變到導(dǎo) 電狀態(tài)而增加，且接著在恒定電流區(qū)平穩(wěn)。
圖12b描繪基于圖12a的閥值電壓分布。x軸描繪閾值電壓，其對(duì)應(yīng)于圖12a中的 VCG,且y軸描繪存儲(chǔ)元件的數(shù)目。點(diǎn)1250表示狀態(tài)3的閥值電壓分布，且點(diǎn)1255表 示狀態(tài)4的閾值電壓分布。此處，在圖12a的恒定電流區(qū)域的中間點(diǎn)處描繪新的讀取參 考電壓vr化、Vr4A和Vr5A。具體地說(shuō)，v^A是狀態(tài)2與狀態(tài)3之間的讀取參考電壓， vr4a是狀態(tài)3與狀態(tài)4之間的讀取參考電壓，且V^a是狀態(tài)4與狀態(tài)5之間的讀取參 考電壓。在此實(shí)例中，針對(duì)每個(gè)狀態(tài)使用十個(gè)測(cè)量點(diǎn)，類似于以每電平十個(gè)參考電壓執(zhí) 行讀取操作，但與多個(gè)讀取操作的情況相反，只需要測(cè)量組合電流，且不需要用于單獨(dú) 地讀取每個(gè)存儲(chǔ)元件的處理資源。
圖13a描繪一組存儲(chǔ)元件中的組合電流作為逐步增加的控制柵極電壓的函數(shù)，其中 導(dǎo)通的存儲(chǔ)元件被鎖定。x軸描繪控制柵極電壓VCG,且y軸描繪一組存儲(chǔ)元件中的組 合電流。曲線1300描繪電流隨VcG的變化。如結(jié)合圖7的步驟715所提及，當(dāng)將電壓 掃描施加到字線時(shí)，與電流量值的變化相比，多個(gè)導(dǎo)電存儲(chǔ)元件的組合電流可能較大， 因此限制閾值電壓評(píng)估的準(zhǔn)確性。由于相關(guān)聯(lián)的選定存儲(chǔ)元件變?yōu)閷?dǎo)電的緣故，切斷變 為導(dǎo)電的位線的技術(shù)可用于改進(jìn)閾值電壓評(píng)估的準(zhǔn)確性。在此實(shí)例中，針對(duì)每個(gè)狀態(tài)將 十個(gè)離散參考電壓施加到選定字線，且針對(duì)每個(gè)參考電壓測(cè)量組合電流，如由每個(gè)點(diǎn)指 示。在一個(gè)參考電壓測(cè)量點(diǎn)處變?yōu)閷?dǎo)電的位線在測(cè)量之后被切斷，所以它們?cè)谙乱唤M合 電流測(cè)量中不貢獻(xiàn)任何電流。實(shí)際電流測(cè)量在形狀上變?yōu)轭愃朴陂撝惦妷悍植肌?br> 如在圖12a中，可將控制柵極電壓掃描提供作為如圖9b中所示的一系列離散值。 為了展示額外細(xì)節(jié)，提供對(duì)于狀態(tài)3和狀態(tài)4的控制柵極電壓掃描的放大部分。點(diǎn)組1300 表示針對(duì)狀態(tài)3的組合電流測(cè)量值。且點(diǎn)組1305表示針對(duì)狀態(tài)4的組合電流測(cè)量值。 每個(gè)點(diǎn)表示來(lái)自在對(duì)應(yīng)時(shí)間和Vcc處變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件的組合電流。
圖13b描繪基于圖13a的閾值電壓分布。x軸描繪閾值電壓，其對(duì)應(yīng)于圖13a中的 Vcg，且y軸描繪存儲(chǔ)元件的數(shù)目。點(diǎn)1350表示狀態(tài)3的閾值電壓分布，且點(diǎn)1355表 示狀態(tài)4的閾值電壓分布。在圖13a的恒定電流區(qū)域的中間點(diǎn)處描繪新的讀取參考電壓
VR3A、 Vr4a和VR5A。在此實(shí)例中，將讀取參考電壓設(shè)置為相應(yīng)的VcG值。還可能在設(shè)
置新的讀取參考電壓的過(guò)程中在相應(yīng)的Vcc值之間進(jìn)行內(nèi)插。
圖14是"與非"快閃存儲(chǔ)元件(例如圖1和圖2中所示的那些存儲(chǔ)元件)陣列的 框圖。沿每個(gè)列，位線1406耦合到"與非"串1450的漏極選擇柵極的漏極端子1426。 沿"與非"串的每個(gè)行，源極線1404可連接"與非"串的源極選擇柵極的所有源極端 子1428。在第5,570,315號(hào)、第5,774,397號(hào)和第6,046,935號(hào)美國(guó)專利中找到"與非" 結(jié)構(gòu)陣列及其作為存儲(chǔ)器系統(tǒng)的一部分的操作的實(shí)例。將存儲(chǔ)元件陣列分成較大數(shù)目的存儲(chǔ)元件區(qū)塊。如對(duì)于快閃EEPROM系統(tǒng)來(lái)說(shuō)常 見的是，區(qū)塊是擦除單位。即，每個(gè)區(qū)塊含有一起擦除的最小數(shù)目的存儲(chǔ)元件。每個(gè)區(qū) 塊通常被分成許多頁(yè)。頁(yè)是編程單位。在一個(gè)實(shí)施例中，可將個(gè)別頁(yè)分成區(qū)段，且所述 區(qū)段可含有作為基本編程操作的一次寫入的最少數(shù)目的存儲(chǔ)元件。 一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)據(jù) 頁(yè)通常存儲(chǔ)在一行存儲(chǔ)元件中。 一個(gè)頁(yè)可存儲(chǔ)一個(gè)或一個(gè)以上扇區(qū)。扇區(qū)包含用戶數(shù)據(jù) 和額外開銷數(shù)據(jù)。額外開銷數(shù)據(jù)通常包含已經(jīng)從扇區(qū)的用戶數(shù)據(jù)計(jì)算出的錯(cuò)誤校正碼 (ECC)。控制器(如下文所述)的一部分計(jì)算當(dāng)數(shù)據(jù)正被編程到陣列中時(shí)的ECC，且還 在正從陣列讀取數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢查。或者，ECC和/或其它額外開銷數(shù)據(jù)與它們所屬 的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的頁(yè)或甚至不同的區(qū)塊中。
用戶數(shù)據(jù)扇區(qū)通常是512個(gè)字節(jié)，其對(duì)應(yīng)于磁盤驅(qū)動(dòng)器中的扇區(qū)的大小。額外開銷 數(shù)據(jù)通常是額外的16到20個(gè)字節(jié)。大量的頁(yè)形成區(qū)塊，從8個(gè)頁(yè)(例如)到多達(dá)32、 64、 128或更多頁(yè)之間的任何數(shù)量。在一些實(shí)施例中， 一行"與非"串包括一個(gè)區(qū)塊。
另外，在示范性實(shí)施方案中，測(cè)量裝置1454耦合到不同"與非"串中的存儲(chǔ)元件， 例如經(jīng)由共同源極線1404。測(cè)量裝置1454可測(cè)量組合的電流、電壓、電容或任何其它 指示存儲(chǔ)元件的數(shù)目是否滿足給定條件的特征。所述給定條件可以是(例如)存儲(chǔ)元件 的閾值電壓是高于還是低于某一值，或在某一值范圍內(nèi)。測(cè)量裝置1454可將其發(fā)現(xiàn)傳 送到存儲(chǔ)器裝置的控制器。注意，測(cè)量裝置1454可用于測(cè)量存儲(chǔ)器陣列1400中的其它 組"與非"串的特征，或可針對(duì)其它組"與非"串提供單獨(dú)的測(cè)量裝置。
在可選實(shí)施例中，控制器可通過(guò)鎖定位線和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)元件(例如，位線1406， 1407和/或1408 (如由圖14中的符號(hào)"鎖定"所指示)而響應(yīng)從測(cè)量裝置1454接收到 的信息。如所提及， 一旦位線或存儲(chǔ)元件變?yōu)閷?dǎo)電，其就可被鎖定，使得其不會(huì)影響隨 后的測(cè)量。舉例來(lái)說(shuō)，位線可接地，使得相關(guān)聯(lián)的選定存儲(chǔ)元件不再導(dǎo)電。
圖15描繪存儲(chǔ)系統(tǒng)中的主機(jī)控制器和存儲(chǔ)器裝置的概觀。單獨(dú)的存儲(chǔ)器裝置也可 被視為存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)元件1505可提供在存儲(chǔ)器裝置1500中，存儲(chǔ)器裝置1500具有 其自身的控制器1510，用于執(zhí)行例如從存儲(chǔ)元件讀取數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)元件的動(dòng) 作。存儲(chǔ)器裝置可形成于(例如)可移除存儲(chǔ)器卡或USB快閃驅(qū)動(dòng)器上，其插入主機(jī) 裝置中，所述主機(jī)裝置例如為膝上型計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字 音頻播放器或移動(dòng)電話。主機(jī)裝置可具有其自身的控制器，用于與存儲(chǔ)器裝置交互，例 如以讀取或?qū)懭胗脩魯?shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)控制器可將命令發(fā)送給存儲(chǔ) 器裝置，從而指示待檢索的用戶數(shù)據(jù)的地址。存儲(chǔ)器裝置控制器將所述命令轉(zhuǎn)換成可由 存儲(chǔ)器裝置中的控制電路解譯并執(zhí)行的命令信號(hào)?？刂破?510還可含有緩沖器存儲(chǔ)器
1515，用于暫時(shí)存儲(chǔ)正被寫入到存儲(chǔ)器陣列或從存儲(chǔ)器陣列讀取的用戶數(shù)據(jù)。主機(jī)控制 器可視為位于存儲(chǔ)器裝置外或外部的實(shí)體。存儲(chǔ)器裝置可包含一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)器電 路小片(例如)，且主機(jī)控制器可位于所述一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)器電路小片外，如結(jié)合 圖16a和圖16b所論述。
存儲(chǔ)器裝置通過(guò)從存儲(chǔ)元件讀取數(shù)據(jù)并使其可用于主機(jī)控制器來(lái)響應(yīng)讀取命令。在 一種可能的方法中，存儲(chǔ)器裝置將讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器1515中，并通知主機(jī)控制器 何時(shí)可讀取所述數(shù)據(jù)。主機(jī)控制器通過(guò)從緩沖器讀取數(shù)據(jù)來(lái)作出響應(yīng)，且將另一命令發(fā) 送到存儲(chǔ)器裝置，以從另一地址讀取數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，可逐頁(yè)讀取數(shù)據(jù)。主機(jī)控制器可 處理所讀取的數(shù)據(jù)，以確定存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。在另一方法中，存 儲(chǔ)器裝置的控制電路確定閾值電壓分布。下文提供存儲(chǔ)器裝置的示范性實(shí)施例的進(jìn)一步 細(xì)節(jié)。
典型存儲(chǔ)器系統(tǒng)包含集成電路芯片，其包含控制器150:以及一個(gè)或一個(gè)以上集 成電路芯片，每一者含有存儲(chǔ)器陣列和相關(guān)聯(lián)的控制、輸入/輸出和狀態(tài)機(jī)電路。所述存 儲(chǔ)器裝置可嵌入作為主機(jī)系統(tǒng)的一部分，或可包含在可移除地插入到主機(jī)系統(tǒng)的配套插 口中的存儲(chǔ)器卡中。這種卡可包含整個(gè)存儲(chǔ)器裝置，或控制器和存儲(chǔ)器陣列(具有相關(guān) 聯(lián)的外圍電路)可提供在單獨(dú)的卡中。
圖16a是使用單行/列解碼器和讀取/寫入電路的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖。所述 圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有用于并行讀取和編程存儲(chǔ)元件頁(yè)的讀取/寫入電路 的存儲(chǔ)器裝置1696。存儲(chǔ)器裝置1696可包含一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)器電路小片1698。存 儲(chǔ)器電路小片1698包含存儲(chǔ)元件1400、控制電路1610和讀取/寫入電路1665的二維陣 列。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)元件陣列可以是三維的。存儲(chǔ)器陣列1400可經(jīng)由行解碼器 1630由字線尋址，且經(jīng)由列解碼器1660由位線尋址。讀取/寫入電路1665包含多個(gè)感 測(cè)區(qū)塊1600，且允許并行讀取或編程存儲(chǔ)元件頁(yè)。通常，控制器1650與一個(gè)或一個(gè)以 上存儲(chǔ)器電路小片1698包含在同一存儲(chǔ)器裝置1696 (例如，可移除存儲(chǔ)卡)中。命令 和數(shù)據(jù)經(jīng)由線1620在主機(jī)與控制器1650之間轉(zhuǎn)移，且經(jīng)由線1621在控制器與一個(gè)或 一個(gè)以上存儲(chǔ)器電路小片1698之間轉(zhuǎn)移。
控制電路1610與讀取/寫入電路1665協(xié)作，以對(duì)存儲(chǔ)器陣列500執(zhí)行存儲(chǔ)器操作。 控制電路1610包含狀態(tài)機(jī)1612、芯片上地址解碼器1614和功率控制模塊1616。狀態(tài) 機(jī)1612提供存儲(chǔ)器操作的芯片級(jí)控制。芯片上地址解碼器1614在主機(jī)或存儲(chǔ)器控制器 所使用的地址與解碼器1630和1660所使用的硬件地址之間提供地址接口。功率控制模 塊1616在存儲(chǔ)器操作期間控制供應(yīng)到字線和位線的功率和電壓。舉例來(lái)說(shuō)，功率控制模塊1616可向選定字線提供控制柵極讀取電壓，且向未選定字線提供讀取通過(guò)電壓， 以供讀取操作期間且在確定一組存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布的過(guò)程中使用。功率控制模塊 1616還可向選定字線提供電壓掃描。舉例來(lái)說(shuō)，出于此目的，功率控制模塊1616可包 含一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器。在此情況下，控制電路可在不需要外部測(cè)試設(shè)備 (例如，位于存儲(chǔ)器電路小片1698外)的情況下產(chǎn)生電壓掃描。這是有利的，因?yàn)槠湓?許電壓掃描在任何時(shí)間產(chǎn)生，包含在制造存儲(chǔ)器裝置之后，在最終用戶已經(jīng)占用存儲(chǔ)器 裝置時(shí)。另外，存儲(chǔ)器裝置16%可包含用于確定存儲(chǔ)元件的閥值電壓分布的電路，使 得此過(guò)程可在存儲(chǔ)器電路小片1698內(nèi)內(nèi)部地執(zhí)行，而不需要外部測(cè)試設(shè)備或外部主機(jī)。 這是有利的，因?yàn)槠湓试S在無(wú)外部設(shè)備的情況下在任何時(shí)間確定閾值電壓分布。
在一些實(shí)施方案中，圖16a的組件中的一些組件可經(jīng)組合。在各種設(shè)計(jì)中，除了存 儲(chǔ)元件陣列1400之外，所述組件(單獨(dú)或組合)中的一者或一者以上可視為管理或控 制電路。舉例來(lái)說(shuō)， 一個(gè)或一個(gè)以上管理或控制電路可包含控制電路1610、狀態(tài)機(jī)1612、 解碼器1614/1660、功率控制1616、感測(cè)區(qū)塊1600、讀取/寫入電路1665、控制器1650、 主機(jī)控制器1699等中的任一者或組合。
存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器陣列中的數(shù)據(jù)由列解碼器1660讀出，且經(jīng)由數(shù)據(jù)I/O線和數(shù)據(jù)輸入/ 輸出緩沖器1652輸出到外部1/ O線。經(jīng)由外部1/ O線將待存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器陣列中的編程數(shù) 據(jù)輸入到數(shù)據(jù)輸入/輸出緩沖器1652。將用于控制存儲(chǔ)器裝置的命令數(shù)據(jù)輸入到控制器 1650。命令數(shù)據(jù)通知快閃存儲(chǔ)器什么操作被請(qǐng)求。將輸入命令轉(zhuǎn)移到控制電路1610。狀 態(tài)機(jī)1612可輸出存儲(chǔ)器裝置的狀態(tài)，例如就緒/忙或通過(guò)/失敗。當(dāng)存儲(chǔ)器裝置忙時(shí)，其 不能接收新的讀取或?qū)懭朊睢?br> 圖16b是使用雙行/列解碼器和讀取/寫入電路的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖。此處， 提供圖16a中所示的存儲(chǔ)器裝置1696的替代布置。在陣列的相對(duì)側(cè)，以對(duì)稱方式來(lái)實(shí) 施各個(gè)外圍電路對(duì)存儲(chǔ)器陣列1400的接入，使得每一側(cè)上的接入線和電路的密度減半。 因此，行解碼器被分成行解碼器1630A和1630B，且列解碼器被分成列解碼器1660A和 1660B。類似地，讀取/寫入電路被分成從底部連接到位線的讀取/寫入電路1665A和從 陣列1400的頂部連接到位線的讀取/寫入電路1665B。以此方式，讀取/寫入模塊的密度 實(shí)質(zhì)上減少一半。圖16b的裝置還可包含具有緩沖器1652的控制器1650，如上文針對(duì) 圖16a的裝置所描述。
圖17是描繪感測(cè)區(qū)塊的一個(gè)實(shí)施例的框圖。圖16a中所描繪的個(gè)別感測(cè)區(qū)塊1600 被分成核心部分(被稱為感測(cè)模塊)1680和共同部分1690。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每 個(gè)位線將存在單獨(dú)的感測(cè)模塊1680,且對(duì)于一組多個(gè)感測(cè)模塊1680將存在一個(gè)共同部
分1690。在一個(gè)實(shí)例中，感測(cè)區(qū)塊將包含一個(gè)共同部分1690和八個(gè)感測(cè)模塊1680。 一 組中的感測(cè)模塊的每一者將經(jīng)由數(shù)據(jù)總線1672與相關(guān)聯(lián)的共同部分通信。更多詳情可 査閱2006年6月29日公開的題為"共同處理讀出放大器的綜合的非易失性存儲(chǔ)器和方 法(Non-Volatile Memory and Method with Shared Processing for an Aggregate of Sense Amplifiers)"的第2006/0140007號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開案，且所述專利申請(qǐng)公開案的全文 以引用的方式并入本文中。
感測(cè)模塊1680包括感測(cè)電路1670,其確定所連接的位線中的導(dǎo)通電流是高于還是 低于預(yù)定閾值水平。感測(cè)模塊1680還包含用于設(shè)置所連接的位線上的電壓條件的位線 鎖存器1682。舉例來(lái)說(shuō)，鎖存在位線鎖存器1682中的預(yù)定狀態(tài)將導(dǎo)致所連接的位線被 拉到指定編程抑制的狀態(tài)(例如，VDD)。
共同部分1690包括處理器1692、 一組數(shù)據(jù)鎖存器1694以及耦合在所述組數(shù)據(jù)鎖存 器1694與數(shù)據(jù)總線1620之間的I/O接口 1696。處理器1692執(zhí)行計(jì)算。舉例來(lái)說(shuō)，處 理器1692的功能中的一者是確定存儲(chǔ)在感測(cè)到的存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)，并將所確定的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)在一組數(shù)據(jù)鎖存器中。 一組數(shù)據(jù)鎖存器1694用于存儲(chǔ)在讀取操作期間由處理器 1692確定的數(shù)據(jù)位。所述組數(shù)據(jù)鎖存器1694還可用于存儲(chǔ)在編程操作期間從數(shù)據(jù)總線 1620導(dǎo)入的數(shù)據(jù)位。所導(dǎo)入的數(shù)據(jù)位表示打算編程到存儲(chǔ)器中的寫入數(shù)據(jù)。1/0接口 1696 在數(shù)據(jù)鎖存器1694與數(shù)據(jù)總線1620之間提供接口。
在讀取或感測(cè)期間，系統(tǒng)的操作受狀態(tài)機(jī)1612控制，狀態(tài)機(jī)1612控制對(duì)所尋址的 存儲(chǔ)元件的不同控制柵極電壓的供應(yīng)。隨著感測(cè)模塊1680逐步通過(guò)對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器所支 持的各個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)的各個(gè)預(yù)定義控制柵極電壓，感測(cè)模塊1680可在這些電壓中的一 者下啟動(dòng)，且輸出將經(jīng)由總線1672從感測(cè)模塊1680提供到處理器1692。那時(shí)，處理器 1692通過(guò)考慮感測(cè)模塊的啟動(dòng)事件和關(guān)于經(jīng)由輸入線1693從狀態(tài)機(jī)施加的控制柵極電 壓的信息，來(lái)確定所得存儲(chǔ)器狀態(tài)。處理器1692接著計(jì)算存儲(chǔ)器狀態(tài)的二進(jìn)制編碼， 并將所得數(shù)據(jù)位存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)鎖存器1694中。在核心部分的另一實(shí)施例中，位線鎖存器 1682具有雙重用途，不僅作為用于鎖存感測(cè)模塊1680的輸出的鎖存器，而且還作為如 上文所述的位線鎖存器。
預(yù)期一些實(shí)施方案將包含多個(gè)處理器1692。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)處理器1692將 包含輸出線(未描繪)，使得所述輸出線的每一者以"或"方式連接在一起。在一些實(shí) 施例中，在輸出線連接到"或"連線的線之前，使輸出線反相。此配置允許編程過(guò)程己 經(jīng)完成時(shí)的編程檢驗(yàn)過(guò)程期間的快速確定，因?yàn)榻邮?或"連線的狀態(tài)機(jī)可確定正被編 程的所有位何時(shí)已經(jīng)達(dá)到所需水平。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)每個(gè)位都已經(jīng)達(dá)到其所需水平時(shí)，所
述位的邏輯零將被發(fā)送到"或"連線的線(或數(shù)據(jù)"1"反相)。當(dāng)所有的位輸出數(shù)據(jù)0 (或數(shù)據(jù)"1"反相)時(shí)，那么狀態(tài)機(jī)知道終止編程過(guò)程。因?yàn)槊總€(gè)處理器與八個(gè)感測(cè)模 塊通信，所以狀態(tài)機(jī)需要讀取"或"連線的線八次，或邏輯被添加到處理器1692，以累 加相關(guān)聯(lián)的位線的結(jié)果，使得狀態(tài)機(jī)只需要讀取"或"連線的線一次。類似地，通過(guò)正 確地選擇邏輯水平，全局狀態(tài)機(jī)可檢測(cè)第一位何時(shí)改變其狀態(tài)，并相應(yīng)地改變算法。
在編程或檢驗(yàn)期間，待編程的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線1620存儲(chǔ)在所述組數(shù)據(jù)鎖存器1694 中。在狀態(tài)機(jī)的控制下的編程操作包括施加到所尋址的存儲(chǔ)元件的控制柵極的一系列編 程電壓脈沖。每個(gè)編程脈沖后是讀回(檢驗(yàn))，以確定存儲(chǔ)元件是否已經(jīng)被編程到所需 的存儲(chǔ)器狀態(tài)。處理器1692相對(duì)于所需的存儲(chǔ)器狀態(tài)而監(jiān)視讀回存儲(chǔ)器狀態(tài)。當(dāng)上述 兩者一致時(shí)，處理器1692設(shè)置位線鎖存器1682，以致使位線被拉到指定編程抑制的狀 態(tài)。這抑制耦合到所述位線的存儲(chǔ)元件進(jìn)一步編程，即使編程脈沖出現(xiàn)在其控制柵極上。 在其它實(shí)施例中，處理器起初加載位線鎖存器1682,且感測(cè)電路在檢驗(yàn)過(guò)程期間將其設(shè) 置為抑制值。
數(shù)據(jù)鎖存器堆疊1694含有對(duì)應(yīng)于感測(cè)模塊的數(shù)據(jù)鎖存器堆疊。在一個(gè)實(shí)施例中， 每個(gè)感測(cè)模塊1680存在三個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器。在一些實(shí)施方案中(但并不要求)，將數(shù)據(jù)鎖 存器實(shí)施為移位寄存器，使得存儲(chǔ)在其中的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于數(shù)據(jù)總線1620的串行 數(shù)據(jù)，且反之亦然。在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于m個(gè)存儲(chǔ)元件的讀取/寫入?yún)^(qū)塊的所有數(shù) 據(jù)鎖存器可鏈接在一起，以形成區(qū)塊移位寄存器，使得可通過(guò)串行轉(zhuǎn)移來(lái)輸入或輸出數(shù) 據(jù)區(qū)塊。具體地說(shuō)，r個(gè)讀取/寫入模塊的排經(jīng)調(diào)適以使得其數(shù)據(jù)鎖存器組中的每個(gè)數(shù)據(jù) 鎖存器會(huì)依次將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)總線中或?qū)?shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線中轉(zhuǎn)出，似乎它們是整個(gè)讀取 /寫入?yún)^(qū)塊的移位寄存器的一部分。
關(guān)于非易失性存儲(chǔ)裝置的各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和/或操作的額外信息可査閱(1) 2007 年3月27日頒發(fā)的題為"具有減少的源極線偏置錯(cuò)誤的非易失性存儲(chǔ)器和方法 (Non-Volatile Memory And Method With Reduced Source Line Bias Errors)"第7,196,931 號(hào)美國(guó)專利；(2) 2006年4月4日頒發(fā)的題為"具有改進(jìn)的感測(cè)的非易失性存儲(chǔ)器和方 法(Non-Volatile Memory And Method with Improved Sensing)"的第7,023,736號(hào)美國(guó)專 利；(3) 2006年5月16日頒發(fā)的題為"用于低電壓操作的存儲(chǔ)器感測(cè)電路和方法 (Memory Sensing Circuit And Method For Low Voltage Operation)"的第7,046,568號(hào)美國(guó) 專利；(4) 2006年10月5日公開的題為"補(bǔ)償非易失性存儲(chǔ)器的讀取操作期間的耦合 (Compensating for Coupling During Read Operations of Non-Volatile Memory)"的第 2006/0221692號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開案；以及(5) 2006年7月20日公布的題為"用于非
易失性存儲(chǔ)器的參考讀出放大器(Reference Sense Amplifier For Non-Volatile Memory)" 的第2006/0158947號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開案。所有五個(gè)剛剛上文所列出的專利文獻(xiàn)的全文 都以引用的方式并入本文中。
在標(biāo)準(zhǔn)"與非"裝置中，讀取參考電壓由制造商預(yù)設(shè)，且不可由用戶更改。在一些 裝置中，用于有可能通過(guò)發(fā)出命令來(lái)改變讀取電壓，但這通常在靈活性方面受到限制， 且在用于產(chǎn)生全直方圖時(shí)相當(dāng)麻煩，全直方圖需要許多讀數(shù)，每個(gè)讀數(shù)需要其單獨(dú)的參 考復(fù)位。提出正文中到此所描述的解決方案是為了通過(guò)提供一種有效方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn) 題，在所述方法中，控制直方圖所需的讀數(shù)的產(chǎn)生的工作中的大部分由存儲(chǔ)器電路小片 來(lái)完成，其中快閃控制器具有相對(duì)較少的干涉(實(shí)際上，不存在個(gè)別單元的真實(shí)讀數(shù)， 只對(duì)它們?cè)诿總€(gè)閾值電壓間隔中的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)會(huì)更好)。
這是非常好的解決方案，盡管對(duì)許多單元的電流或電壓求和可能需要快閃電路小片 內(nèi)的新的電路模塊。然而，還存在用于與先前方法相比，對(duì)存儲(chǔ)器電路小片要求較少， 使快閃控制器負(fù)擔(dān)更多，同時(shí)仍然提供較不麻煩的其它方法的解決方案的空間。舉例來(lái) 說(shuō)， 一種解決方案是基于將專用的新的命令添加到存儲(chǔ)器，所述命令允許在不必明確地 設(shè)置每個(gè)讀取步驟的下一個(gè)讀取水平的情況下，以有效方式來(lái)處理直方圖所需的讀數(shù)序 列。
圖18描繪執(zhí)行讀取操作的過(guò)程。通常，讀取操作涉及控制器將命令發(fā)送到存儲(chǔ)器 裝置，以讀取特定地址(例如，頁(yè)地址，如所提及)處的數(shù)據(jù)。然而，在一些情形下， 希望存儲(chǔ)器到裝置至少部分自主地執(zhí)行讀取操作。本文提供一種技術(shù)，其中存儲(chǔ)器裝置 產(chǎn)生一個(gè)或一個(gè)以上讀取參考電壓，而不是明確地被供應(yīng)有來(lái)自控制器的每個(gè)讀取參考 電壓。所述技術(shù)通常涉及向存儲(chǔ)器裝置提供命令，其導(dǎo)致存儲(chǔ)器裝置使用與先前讀取中 所使用的參考電壓不同的參考電壓來(lái)讀取一組存儲(chǔ)元件，其中新的讀取參考值不是在存 儲(chǔ)器裝置外明確設(shè)置。在一個(gè)示范性實(shí)施方案中，可在確定一組存儲(chǔ)元件的閾值電壓分 布的過(guò)程中使用所述技術(shù)。
在示范性過(guò)程中，步驟1800包含接收第一命令的存儲(chǔ)器裝置。舉例來(lái)說(shuō)，這可以 是指定待讀取的存儲(chǔ)元件頁(yè)的地址的讀取命令。所述命令可包含第一讀取參考電壓，或 存儲(chǔ)器裝置可預(yù)配置有第一讀取參考電壓。步驟1805包含響應(yīng)于第一命令，使用第一 讀取參考電壓VKt^來(lái)執(zhí)行讀取操作的存儲(chǔ)器裝置。如所論述，讀取的數(shù)據(jù)可(例如) 存儲(chǔ)在緩沖器中，且存儲(chǔ)器裝置可通知控制器可從所述緩沖器檢索到所述數(shù)據(jù)。在步驟 1810處，存儲(chǔ)器裝置接收第二命令。舉例來(lái)說(shuō)，這可以是指定待讀取的另一存儲(chǔ)元件頁(yè) 的地址的讀取命令。在步驟1815處，存儲(chǔ)器裝置使用先前獲得的信息(例如，在接收第一命令之前獲得的信息)來(lái)產(chǎn)生第二讀取參考電壓VREF2。
舉例來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器裝置可預(yù)配置有電壓步長(zhǎng)VSTEP，存儲(chǔ)器裝置使用所述電壓步長(zhǎng) VSTEP來(lái)從VREF2=VREF1+VSTEP or vref2=VREF1+n*VSTEP(其中n是乘數(shù))或從VREF2=f(VREFi) (其中"f"表示某一函數(shù))的一般關(guān)系產(chǎn)生VREF2。因此，在一種方法中，存儲(chǔ)器裝置不 以第二命令或任何其它命令來(lái)接收VREF2，而是使用先前獲得的信息來(lái)基于第一讀取參 考電壓來(lái)確定不同的讀取參考電壓。預(yù)配置到存儲(chǔ)器裝置中的信息可以是內(nèi)置的，使得 其不需要由外部控制器提供。在步驟1820處，存儲(chǔ)器裝置響應(yīng)于第二命令，使用Vref2 來(lái)執(zhí)行讀取操作。所述過(guò)程可針對(duì)額外讀取操作以不同讀取參考電壓類似地繼續(xù)。在另 一可能的方法中，步長(zhǎng)可由控制器設(shè)置，作為第一讀取命令的一部分，或在單獨(dú)的命令 中。
在特定實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器裝置響應(yīng)于第一命令，只使用VREn而不使用其它讀取
參考電壓來(lái)讀取存儲(chǔ)元件，且存儲(chǔ)器裝置相應(yīng)于第二命令，只使用Vref2而不使用其它
讀取參考電壓來(lái)讀取存儲(chǔ)元件。
圖19描繪確定閾值電壓分布的過(guò)程。 一般來(lái)說(shuō)，快閃存儲(chǔ)器裝置中的閾值電壓分 布(也被稱為單元電壓分布(CVD))的測(cè)量是快閃存儲(chǔ)器操作的實(shí)時(shí)管理中以及最新 快閃存儲(chǔ)器裝置的測(cè)試、驗(yàn)證、檢驗(yàn)和鑒定中的重要工具。因此，計(jì)算閾值電壓分布的 有效技術(shù)是有用的。閾值電壓分布已經(jīng)主要用于裝置的評(píng)估，其中其計(jì)算涉及使用外部 模擬設(shè)備或復(fù)雜的快閃存儲(chǔ)器裝置內(nèi)部測(cè)試序列。然而，此類方法缺乏在實(shí)時(shí)快閃存儲(chǔ) 器管理程序中或在制造測(cè)試(其中時(shí)間元素是關(guān)鍵性的)中"聯(lián)機(jī)"實(shí)施的靈活性和效 率。本文所提供的技術(shù)有效地測(cè)量閾值電壓分布并解決這些問(wèn)題。
在示范性實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器裝置配置有初始讀取參考電壓vref和電壓步長(zhǎng)Vstep， 且隨后(例如)從關(guān)系VREFVREF+VsTEP產(chǎn)生新的讀取參考電壓。VsTEP因此提供用以確 定閾值電壓分布的分辨率。注意，用于確定閾值電壓分布的步長(zhǎng)不一定與編程序列中所
使用的步長(zhǎng)相同。在步驟1900處，控制器(例如外部主機(jī)控制器)開始用于確定閾值
電壓分布的過(guò)程?？苫?例如)編程擦除循環(huán)的數(shù)目、溫度變化、用戶數(shù)據(jù)己經(jīng)存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器裝置中的逝去時(shí)間、位錯(cuò)誤或來(lái)自讀取操作的其它錯(cuò)誤量度的數(shù)目、是否不存
在其它待決的較高優(yōu)先權(quán)任務(wù)等來(lái)起始所述過(guò)程。在步驟1905處，控制器在一個(gè)或一
個(gè)以上命令中向存儲(chǔ)器裝置提供初始讀取參考電壓VREJMNrnAL和步長(zhǎng)VSTEP?；蛘撸?br> 儲(chǔ)器裝置可(例如)在接收所述一個(gè)或一個(gè)以上命令之前預(yù)配置有vREF.INITIAL和/或
VSTEP。預(yù)配置到存儲(chǔ)器裝置中的信息可以是內(nèi)置的，使得其不需要由外部控制器提供。 在任何情況下，VREF.wmAL和/或VsTEp為存儲(chǔ)器裝置提供足夠的信息以產(chǎn)生用于讀取一組存儲(chǔ)元件的許多連續(xù)讀取參考值。注意，VSTEP可以是正的或負(fù)的，在所述情況 下，存儲(chǔ)器裝置可分別產(chǎn)生上升或下降的電壓梯級(jí)以施加到選定字線。存儲(chǔ)器裝置還有 可能接收或預(yù)配置有用于其它電壓序列的信息。舉例來(lái)說(shuō)，此類信息可定義多個(gè)步長(zhǎng)等。 為了說(shuō)明，可能希望分別針對(duì)第一和第二組狀態(tài)，以第一和第二步長(zhǎng)來(lái)確定閾值電壓分 布。所提供的信息因此可界定(例如)在切換到第二步長(zhǎng)之前，以第一步長(zhǎng)執(zhí)行了多少 個(gè)讀取操作。
在步驟1910處，控制器向存儲(chǔ)器裝置提供讀取命令。所述讀取命令可包含(例如)
待讀取的存儲(chǔ)元件頁(yè)的頁(yè)地址。讀取命令可包含VREF—,NmAL和/或VsTEP值，或被提供為
單獨(dú)的命令。在圖IO的過(guò)程的第一回合中，在步驟1915處，存儲(chǔ)器裝置將當(dāng)前讀取參
考值VREF設(shè)置為VREF-INITIAb在步驟1925處，存儲(chǔ)器裝置通過(guò)將VREF施加到選定字線
來(lái)執(zhí)行讀取操作。被讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置的緩沖器中，如所論述。在一種方法 中，所讀取的數(shù)據(jù)表示作為整體的一組存儲(chǔ)元件的特征，如先前所論述，例如只提供導(dǎo) 通單元的數(shù)目。所讀取的數(shù)據(jù)還可能提供關(guān)于個(gè)別存儲(chǔ)元件的行為的信息，例如個(gè)別存 儲(chǔ)元件是處于導(dǎo)電狀態(tài)還是非導(dǎo)電狀態(tài)。
在步驟1930處，存儲(chǔ)器裝置(例如)通過(guò)設(shè)置就緒信號(hào)來(lái)通知控制器可在緩沖器 中獲得讀取數(shù)據(jù)。在步驟1935中，控制器開始從緩沖器獲得(例如讀出)所讀取的數(shù) 據(jù)。在決策步驟1940處，如果尚未達(dá)到最終讀取參考電壓，那么過(guò)程循環(huán)回到步驟1910, 其中控制器向存儲(chǔ)器裝置提供下一讀取命令(例如，"繼續(xù)"命令)。在此隨后回合中， 執(zhí)行步驟1920，其中存儲(chǔ)器裝置使VKEF的當(dāng)前值遞增VsTEP。接著重復(fù)步驟1925至lj 1935。 在決策步驟1940處，當(dāng)達(dá)到最終讀取參考電壓時(shí)，控制器向存儲(chǔ)器裝置提供"停止讀 取"命令(步驟1945)。在步驟1950處，控制器確定閾值電壓分布，并相應(yīng)地設(shè)置新的 讀取參考電壓，例如上文結(jié)合圖7到圖14所論述。如所論述，新的讀取參考電壓可解 決存儲(chǔ)元件的閾值電壓的加寬和移位，以允許更準(zhǔn)確的讀取操作。
注意，其它可能方法不需要步驟1945中所提及的"停止"命令。舉例來(lái)說(shuō)，控制 器可僅通過(guò)發(fā)送另一 (常規(guī))命令(例如讀取或?qū)懭?來(lái)中斷讀取序列。以明確的停止 命令來(lái)完成上述動(dòng)作("用高速緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取"序列像這樣來(lái)工作)不是不可能 的，但不是真正需要的。因此，使用"停止"命令只是一個(gè)實(shí)例，但所述命令并不是實(shí) 施本發(fā)明所要求的。
在特定實(shí)施方案中，用于有效地測(cè)量閾值電壓分布的技術(shù)包含在存儲(chǔ)器裝置中所實(shí) 施的操作序列和相關(guān)聯(lián)的命令組，以及控制器中的計(jì)數(shù)和計(jì)算程序。所述操作序列允許 連續(xù)讀取指定的快閃頁(yè)或其它存儲(chǔ)元件組，同時(shí)自動(dòng)使讀取閾值從一個(gè)讀取操作遞增到另一個(gè)讀取操作，因此在讀取閾值電壓范圍上產(chǎn)生一種類型的"掃描"。在命令執(zhí)行之 前，控制器將此"掃描"的參數(shù)(例如初始讀取閾值VREF.,NmAL和閾值步長(zhǎng)VSTEP)加
載到存儲(chǔ)器裝置。
在完成當(dāng)前讀取操作("掃描"中的一步)之后，存儲(chǔ)器裝置立即用信號(hào)通知控制 器新的讀取數(shù)據(jù)可用于處理?？刂破骺砂l(fā)出針對(duì)下一讀取步驟的"繼續(xù)"命令或"結(jié)束 操作"(例如"停止讀取")命令，以用信號(hào)通知此步驟是最后一個(gè)步驟。作為另一省時(shí) 措施，控制器可在存儲(chǔ)器裝置執(zhí)行當(dāng)前步驟時(shí)讀取前一步驟的數(shù)據(jù)，類似于"用高速緩 沖存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取"操作。
通常， 一組存儲(chǔ)元件(通常是存儲(chǔ)元件頁(yè)或區(qū)塊)的閾值電壓分布是存儲(chǔ)元件的閾 值電壓的直方圖。見(例如)圖6a和圖6b。由此，為了獲得閾值電壓分布，針對(duì)電壓 的每一 "箱柜"，獲得具有在所述"箱柜"內(nèi)的閾值電壓的存儲(chǔ)元件的數(shù)目。這可通過(guò) 以數(shù)目等于直方圖中的電壓箱柜的數(shù)目的不同讀取參考電壓來(lái)感測(cè)存儲(chǔ)元件來(lái)完成。所 述感測(cè)通常涉及確定存儲(chǔ)元件對(duì)讀取參考電壓的施加的響應(yīng)，例如確定存儲(chǔ)元件是否變 為導(dǎo)電，或確定存儲(chǔ)元件的特征。因此，如果箱柜的數(shù)目為N，閾值電壓分布開始電壓 為VREIMNITIAL，且箱柜大小為VSTEP，那么可用以下讀取參考電壓來(lái)執(zhí)行感測(cè)操作
VreF掘TIAL、 VREF-NmAL+VsTEP、 VREF匿INmAL+2'VsTEP、 、 Vref-initial +(N-1)*Vstep。 這
導(dǎo)致具有可變讀取閾值的N個(gè)二進(jìn)制讀取操作。
如果存儲(chǔ)器裝置支持設(shè)置用于讀取操作的讀取閾值，那么有可能通過(guò)在用于設(shè)置讀
取閾值的值的命令(或一組命令)之后發(fā)出N個(gè)讀取命令，來(lái)執(zhí)行上文所提及的程序。
總之，執(zhí)行用于確定閾值電壓分布的必要讀取操作的有效方法是在存儲(chǔ)器裝置中實(shí) 施實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上自主產(chǎn)生用于感測(cè)操作的讀取閾值的機(jī)制和命令。在一種方法中，如所論
述，控制器向存儲(chǔ)器裝置提供初始讀取參考電壓vref-冊(cè)t,al以及感測(cè)電壓步長(zhǎng)Vstep或
△v，發(fā)出"讀取閾值電壓分布"命令并監(jiān)視就緒/忙信號(hào)以指示可在存儲(chǔ)器裝置的緩沖
器處獲得感測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)所述信號(hào)處于就緒狀態(tài)時(shí)，這指示可由控制器從緩沖器中讀出感 測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)信號(hào)處于忙狀態(tài)時(shí)，這指示不可從緩沖器中讀出感測(cè)數(shù)據(jù)。 一旦獲得所讀取 的數(shù)據(jù)，就可對(duì)下一測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行讀取。
用于確定閾值電壓分布的示范性命令序列如下。所使用的特定命令將取決于實(shí)施方
案。用于設(shè)置閾值電壓分布掃描參數(shù)的命令(其中在所述同一命令中提供VREF-WmAL和 VstEP ) 為
CMND1 - Addr - Dat-1 - Dat-2 。
"CMND1"是用于修改存儲(chǔ)器裝置的內(nèi)部參數(shù)的命令。"Addr"是用于將Dat-l和
Dat-2存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的地址。"Dat-l"提供VREF-INITIAL，且"Dat-2"提供VSTEP。 Dat-1可以是可具有范圍在(例如)0到255內(nèi)的值和適當(dāng)?shù)姆直媛实淖止?jié)。Dat-2可以 是可具有范圍也在(例如)0到255內(nèi)的值且分辨率為(在一種可能方法中)存儲(chǔ)器裝
置中可獲得的最小分辨率的字節(jié)。另一選擇涉及針對(duì)VREF_INmA1^B VsTEP提供單獨(dú)的命
令，例如，
命令l: CMND1—Addr-1-Dat-1,以及 命令2: CMND1 — Addr-2 - Dat-2 。
此處，Addr-1是用于將Dat-1存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的地址，且Addr-2是用于將Dat-2 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的地址。
可使用的命令讀取序列如下
CMND2 - Data—Addr - CMND3 - B/R - Read Data - CMND4 - B/R - Read data-CMND4 .., B/R - CMND5 - B/R -Read Data。
CMND2是用信號(hào)通知所述命令為讀取命令的代碼字。data—Addr是存儲(chǔ)元件組的地 址，例如頁(yè)地址。CMND3指示讀取是用于閾值電壓分布。CMND2、data—Addr和CMND3 是由控制器向存儲(chǔ)器裝置提供的命令。"B/R"(忙/就緒)指示由存儲(chǔ)器裝置設(shè)置且由控 制器監(jiān)視的忙或就緒條件。當(dāng)忙/就緒條件轉(zhuǎn)到忙且接著返回就緒狀態(tài)時(shí)，這向控制器指 示可從存儲(chǔ)器裝置的緩沖器中讀出感測(cè)數(shù)據(jù)。"讀取數(shù)據(jù)"指示從存儲(chǔ)器裝置讀取數(shù)據(jù)。 CMND4指示由控制器發(fā)出的"繼續(xù)闞值電壓分布"命令。存儲(chǔ)器裝置響應(yīng)于此命令而 執(zhí)行下一讀取。CMND5是從控制器向存儲(chǔ)器裝置提供的命令，用以停止當(dāng)前讀取操作 之后的讀取過(guò)程。而且，此處提供的命令語(yǔ)法只是實(shí)例，且將基于特定實(shí)施方案而改變。
在上文所提及的方法的情況下，控制器首先設(shè)置VREWNmAL和VSTEP?？刂破鹘又?br> 發(fā)出閾值電壓分布讀取命令序列(類似于正常讀取)，等待就緒信號(hào)并使數(shù)據(jù)從緩沖器 中轉(zhuǎn)出。在完成當(dāng)前讀取操作和將讀取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到高速緩沖存儲(chǔ)器(cache buffer)之后， 存儲(chǔ)器裝置立即使讀取參考電壓遞增VSTEP，并開始下一讀取閾值電壓分布操作。在移 出前一讀取的結(jié)果之后，控制器發(fā)出"繼續(xù)"命令(CMND4)或終止命令(CMND5)。 當(dāng)存儲(chǔ)器裝置接收到CNMD5命令時(shí)，其停止當(dāng)前讀取操作之后的讀取過(guò)程，類似于正 常的用高速緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行的讀取。在此情況下，控制器將具有可用于在CMND5命令 之后的B/R條件之后轉(zhuǎn)出的最后一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)。
注意，此示范性方法不使用高速緩沖，因?yàn)橹辉诳刂破鲗?shù)據(jù)讀出之后才發(fā)送"繼 續(xù)"命令(CMND4)。為了使用"經(jīng)高速緩沖的"方法，CMND4必須(在每一反復(fù)中) 在"讀取數(shù)據(jù)"操作之前出現(xiàn)。結(jié)合圖20所描述的另一方法使用類似高速緩沖存儲(chǔ)器
的方法來(lái)執(zhí)行讀取序列。換句話說(shuō)，結(jié)果N從存儲(chǔ)器電路小片轉(zhuǎn)移到控制器與存儲(chǔ)器加 載結(jié)果(N+l)并行進(jìn)行。這類似于"用高速緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取"在常規(guī)"與非"裝 置中工作那樣。雖然這些方法都是可行的，但經(jīng)高速緩沖的技術(shù)可更快。
圖20描繪展示用于讀取存儲(chǔ)元件且將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到主機(jī)控制器的過(guò)程的時(shí)線。 在時(shí)間tl時(shí)，主機(jī)控制器向存儲(chǔ)器裝置發(fā)出讀取命令。作為響應(yīng)，存儲(chǔ)器裝置執(zhí)行讀取 操作，且將數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)l)存儲(chǔ)在其緩沖器中。響應(yīng)于主機(jī)控制器在時(shí)間t2時(shí)發(fā) 出繼續(xù)命令并開始從緩沖器讀出數(shù)據(jù)1,設(shè)置忙/就緒(B/R)信號(hào)。響應(yīng)于繼續(xù)命令， 存儲(chǔ)器裝置執(zhí)行另一讀取操作，并將數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)2)存儲(chǔ)在其緩沖器中。因此， 主機(jī)控制器從緩沖器讀出數(shù)據(jù)可至少部分地與存儲(chǔ)器裝置讀取新的數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)生。類似 地，響應(yīng)于主機(jī)控制器在時(shí)間t3時(shí)發(fā)出繼續(xù)命令并開始從緩沖器讀出數(shù)據(jù)2，再次設(shè)置 忙/就緒(B/R)信號(hào)。響應(yīng)于繼續(xù)命令，存儲(chǔ)器裝置執(zhí)行另一讀取操作，并將數(shù)據(jù)(例 如，數(shù)據(jù)3)存儲(chǔ)在其緩沖器中。所述過(guò)程相應(yīng)地繼續(xù)，直到最后一個(gè)數(shù)據(jù)被讀出為止。
已經(jīng)出于說(shuō)明和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的前面詳細(xì)描述。不希望所述描述是詳盡 的或使本發(fā)明限于所揭示的精確形式。依照上述教示，許多修改和改變都是可能的。選 擇所描述的實(shí)施例以最好地闡釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員能夠在各個(gè)實(shí)施例中利用本發(fā)明，且作出適合于所涵蓋的特定用途的各種修改。希望 本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書界定。
權(quán)利要求
1.一種用于操作存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括從存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi)部地產(chǎn)生電壓掃描，所述存儲(chǔ)器電路小片包含一組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線；將所述電壓掃描施加到所述字線；在施加所述電壓掃描的同時(shí)，測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；以及基于所述特征，確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中-在不使用外部測(cè)試設(shè)備的情況下，由位于所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)部的控制電路來(lái) 產(chǎn)生所述電壓掃描。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中由位于所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)部的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于提供到所述數(shù)字到 模擬轉(zhuǎn)換器的一系列代碼字而產(chǎn)生所述電壓掃描。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電壓掃描包括連續(xù)電壓掃描。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電壓掃描包括作為離散值施加到所述字線的不同電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特征包括電壓或電容。
7. —種用于操作存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括-將不同電壓施加到與一組存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)的字線； 在施加所述不同電壓的同時(shí)，測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征；在施加所述不同電壓的同時(shí)，鎖定變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件，使得所述鎖定的存儲(chǔ)元 件不再影響所述特征；以及基于所述特征，確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述存儲(chǔ)元件中的每一者與相應(yīng)的"與非"串相關(guān)聯(lián)，且通過(guò)改變所述相關(guān)聯(lián)的 "與非"串的位線電壓來(lái)鎖定所述鎖定的存儲(chǔ)元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述鎖定的存儲(chǔ)元件不再導(dǎo)電。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所述特征相對(duì)于所述不同電壓而改變的速率，設(shè)置用于在讀取操作中讀取所 述存儲(chǔ)元件的至少一個(gè)參考電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在耦合到所述組存儲(chǔ)元件中的每一所述存儲(chǔ)元件的點(diǎn)處測(cè)量所述特征。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述特征包括電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述特征包括電容。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述特征包括電流。
15. —種存儲(chǔ)系統(tǒng)，其包括形成于存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器電路小片上的一組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線；以及與所述組存儲(chǔ)元件和所述字線通信的至少一個(gè)控制電路，所述至少一個(gè)控制電路 形成于所述存儲(chǔ)器電路小片上，從所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi)部地產(chǎn)生電壓掃描，將 所述電壓掃描施加到所述字線，在施加所述電壓掃描的同時(shí)測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的 特征，且基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中在不使用外部測(cè)試設(shè)備的情況下，由所述至少一個(gè)控制電路產(chǎn)生所述電壓掃描。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)控制電路包含數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于提供到所述數(shù)字到模擬 轉(zhuǎn)換器的一系列代碼字而產(chǎn)生所述電壓掃描。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述電壓掃描包括連續(xù)電壓掃描。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述電壓掃描包括作為離散值施加到所述字線的不同電壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述特征包括電壓或電容。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中在施加所述不同電壓的同時(shí)，所述至少一個(gè)控制電路鎖定變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件， 使得所述鎖定的存儲(chǔ)元件不再影響所述特征。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)元件中的每一者與相應(yīng)的"與非"串相關(guān)聯(lián)，且通過(guò)改變所述相關(guān)聯(lián)的 "與非"串的位線電壓來(lái)鎖定所述鎖定的存儲(chǔ)元件。
23. —種存儲(chǔ)系統(tǒng)，其包括用于從存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi)部地產(chǎn)生電壓掃描的構(gòu)件，所述存儲(chǔ)器電路小片包含一組存儲(chǔ)元件和相關(guān)聯(lián)的字線；用于將所述電壓掃描施加到所述字線的構(gòu)件；用于在施加所述電壓掃描的同時(shí)測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的特征的構(gòu)件；以及 用于基于所述特征而確定所述存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布的構(gòu)件。
全文摘要
通過(guò)在測(cè)量存儲(chǔ)器裝置中的作為整體的一組存儲(chǔ)元件的特征的同時(shí)掃描控制柵極電壓，來(lái)測(cè)量所述組存儲(chǔ)元件的閾值電壓分布。所述特征指示有多少所述存儲(chǔ)元件滿足給定條件，例如處于導(dǎo)電狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，所述特征可以是在所述組存儲(chǔ)元件的共同源極處測(cè)量的所述組存儲(chǔ)元件的組合的電流、電壓或電容。可在存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi)部地產(chǎn)生所述控制柵極電壓。類似地，可在所述存儲(chǔ)器電路小片內(nèi)內(nèi)部確定所述閾值電壓分布。視情況，可(例如)通過(guò)改變位線電壓來(lái)鎖定變?yōu)閷?dǎo)電的存儲(chǔ)元件，使其不再影響所述特征?；谒鲩撝惦妷悍植紒?lái)確定新的讀取參考電壓，以減少未來(lái)讀取操作中的錯(cuò)誤。
文檔編號(hào)G11C16/06GK101345088SQ20081009474
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者梅納赫姆·拉瑟, 馬克·施利克 申請(qǐng)人:桑迪士克Il有限公司